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Corrosion - analisis del fenomeno de la corrosion en materiales de uso tecnico: metales. procedimientos de proteccion.







Indice .
1. Introducción..……………………………………..………….………..… 2. Corrosión. ………………………………………………….………..… 2.1. 2.2. Definición. ……………..….…………………………….……..… Tipos de corrosión según sus causas. …………….………..… 2.2.1. Serie potencial de los metales. ………………………….… 2.2.2. Corrosión galvanica (sin f.e.m.). …………………..……..… 2.2.3. Corrosión electroquímica (con f.e.m.).………….………… 2.2.4. Corrosión química. ………………………………………… 2.3. 2.4. Corrosión por heterogeneidad del metal. ……………………… Corrosión por heterogeneidad del medio circundante. …….… 04 04 04 07 08 12 14 16 18 20 21 22 23 24 27 28 29 33 35 36 36 37 39 39 40 42


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3. Factores que influyen en la corrosión. ……………………………..… 4. Procedimientos de protección contra la corrosión. ………………..… 4.1. Protección por recubrimientos metalicos. …………………..… 4.1.1. Preparación de la superficie. ………………………………… 4.1.2. Recubrimientos por electrólisis. …………………………..… 4.1.3. Recubrimientos por inmersión en baño de metal fundido. … 4.1.4. Recubrimientos por metalización. ………………………… 4.1.5. Recubrimientos por cementación. ………………..……….… 4.1.6. Recubrimientos por chapado. …………………………..…… 4.2. Protección por recubrimientos no metalicos. ……………….… 4.2.1. Recubrimientos por fosfatación. ……………………….…… 4.2.2.Recubrimientos por oxidación superficial. ………………… 4.2.3. Recubrimientos por esmaltado. …………………………… 4.2.4. Recubrimientos con pinturas. ……………………………..… 4.2.5. Recubrimientos con ceramicas. …………………….…..…… 4.3. Protección por el empleo de inhibidores. ………………………








4.3.1. Inhibidores anódicos. ………………………………………… 4.3.2. Inhibidores catódicos. ……………………………………..… 4.4. 4.5. Protección por el empleo de pasivadores. …………………..… Protección catódica. …………………………………………..… 4.5.1. Anodos de sacrificio. ………………………………………… 4.5.2. Corrientes impresas. ……………………………………….… 4.6. Protección por el empleo de metales autoprotectores. ……… 4.6.1. Aceros inoxidables. ………………………………………..… 4.6.1.1. Soldadura de aceros inoxidables. ……………….…… 4.6.2. Otras aleaciones autoprotectoras. …………………………… 4.6.3. Aceros refractarios. ………………………………………..… 5. Propagación de la corrosión. ………………………………………… 5.1. Corrosión localizada. ………………………………………….… 5.1.1. Corrosión intergranular. ………………..………………….… 5.1.2. Corrosión por picaduras. …………………………………..… 5.1.3. Corrosión selectiva. ……………………………………..…… 5.1.4. Corrosión por grietas. ……………………………………..… 5.1.5. Corrosión por esfuerzos. …………………………………… 5.1.6. Corrosión por fatiga. ………………………………………… 5.1.7. Corrosión por daño de hidrogeno. ………………………..… 5.1.8. Corrosión por cavitación. ………………………………….… 5.2. 5.3. 6.1. 6.2. 6.3. 7.1. 7.2. 7.3. Corrosión uniforme. ………………………………….……Corrosión combinada. …………………………………………… Oxidación. ……………………………………………………… El oxido como protector del metal. …………………………..… Velocidad de oxidación. …………………………………….…… Ensayos de corrosión. …………………………………………… Realización de los ensayos. …………………………………… Valoración de los ensayos. ……………………………………… 5.2.1. Ley de Faraday. …………………………………………….… 6. Cinética de corrosión. ………………………………………………..…

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7. Ensayos de corrosión. …………………………………………………

Anexo I: glosario de términos………………………..………….………..… 85 Bibliografía……..……………………………………..………….………..… 94


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PROLOGO
Este trabajo esta hecho con la intención de aumentar los conocimientos sobre uno de los mayores problemas causantes del deterioro de estructuras marinas. En él, se pretende ver el fenómeno de la corrosión desde el punto de vista de la TECNOLOGIA, intentando no entrar demasiado en el terreno de la química pura, sino, tratandolo de manera practica, con el fin de evitar el mencionado deterioro.



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1.

INTRODUCCION.

Los metales estan constantemente expuestos a la acción de la atmósfera, que como se sabe, esta compuesta principalmente de 79partes de nitrógeno y 21 partes de oxigeno. Como el nitrógeno es un gas muy poco activo, puede decirse que practicamente inerte, toda la acción atmosférica depende de la actividad del oxigeno, que no es mucha por estar en estado molecular (con enlaces homopolares formando moléculas de O2). Y como, por otra parte, los metales son muy estables, resulta que, sin la intervención de otro agente, la acción del oxigeno solo sobre los metales resulta muy débil. Los agentes colaboradores del oxigeno son principalmente dos: el calor y la humedad. El oxigeno con el calor produce la oxidación de los metales. Y el oxigeno con la humedad produce la corrosión. Ambos procesos son completamente distintos, aunque se emplean generalmente protecciones comunes para prevenirlos.

2.

CORROSION.

2.1.

Definición

Se define la corrosión, en general, como la destrucción lenta y progresiva de un metal por la acción de un agente exterior. Uno de los factores que limitan la vida de las piezas metalicas en servicio es el ataque químico o físico-químico que sufren en el medio que les rodea. Los metales estan continuamente expuestos a la acción atmosférica, que, como ya se ha dicho, esta compuesta principalmente de 79 partes de nitrógeno y 21 partes de
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oxigeno. También sabemos que el nitrógeno es un gas practicamente inerte, por lo que la acción atmosférica dependepracticamente del oxigeno. Los metales son por lo general bastante estables por lo que sin colaboración de otro agente la acción del oxigeno sobre estos es muy débil. Por lo tanto, la corrosión atmosférica es la producida por la acción combinada del oxigeno del aire y la humedad. Pero existe también la corrosión química, producida por la acción de los acidos y los alcalis. Como en la atmósfera siempre existe humedad a la temperatura ambiente, los metales se destruyen mas por corrosión que por la oxidación. Siendo sus efectos mucho mayores en los metales que se encuentren en contacto directo con agua, como por ejemplo, las estructuras marinas. El hierro, en presencia de la humedad y del aire, se transforma en óxido y, si el ataque continúa, termina por destruirse todo él. La corrosión, en el caso de los metales, es el paso del metal del estado libre al combinado mediante un proceso de oxidación. La corrosión es, hasta cierto punto, un proceso evolutivo, natural y, en consecuencia, lento. Para que un metal pase del estado libre al estado combinado, es preciso que ceda electrones (en términos químicos que se oxide). Así, en el hierro pueden tener lugar las transformaciones:

Fe → Fe 2+ + 2e - (de metal a ion ferroso) Fe2+ → Fe3+ + e - (de ion ferroso a ferrico)
Estas transformaciones solo tienen lugar en presencia de elementos capaces de captar electrones (oxidantes: O2, S, Cl2, Br2, I2, H+, etc.). Así, con el oxigeno seco, a temperatura elevada, tiene lugar la reacción:
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4 × Fe → Fe3+ + 3 e 3 × O 2 + 4e - → 2 O 24 Fe + 3 O 2 → 2 Fe2 O3
Con oxigeno húmedo, a la temperatura ambiente:

2 Fe 2O3 + 6 H 2O → 4 Fe (OH)3
Mecanismo según el cual se produce el orín o herrumbre del hierro. Por tanto, la acción corrosiva del aire es un efecto combinado de la humedad, contaminaciones gaseosas (principalmente óxidos de azufre) y partículas sólidas. Depende, por tanto también, de la situación geografica, pues los productos de corrosión son distintos: en el aire del campo son óxidos o carbonatos, en las zonas industriales se encuentra acido sulfúrico, mientras que junto al mar, contienen algunas sales. En los distritos fabriles, a causa de los acidos, es mas rapida la corrosión, mientras que junto al mar o las ciudades, mas profunda, como consecuencia de la mayor conductividad eléctrica de la lluvia y la tendencia a formarse cloruros o sulfatos solubles. Se manifiesta principalmente en el hierro, níquel y cobre. La corrosión causa pérdidas enormes y desgracias incalculables, debidas a accidentes producidos por la rotura de piezas debilitadas por la oxidación y la corrosión. Ocasiona fallos en las instalaciones industriales (roturas de calderas, tuberías de conducción de gas o hidraulicas, cascos de buques, estructuras metalicas, etc.). Desde el punto de vista económico la corrosión ocasiona pérdidas muy cuantiosas; solo en EE.UU. supone unos veinte mil millones de dólares anuales. A partir de este datoes facil comprender el hecho de que la corrosión sea responsable de que de 1/4 a 1/3 de la
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producción mundial de acero se dedique a la reposición de las estructuras metalicas deterioradas.

2.2.

Tipos de corrosión según sus causas.

La corrosión es un fenómeno muy complejo, cuyas verdaderas causas y forma de actuar no se han aclarado por completo. Actualmente, sin embargo, se admite que la corrosión se produce por dos clases de acciones fundamentales: por acción electroquímica y por acción exclusivamente química. • La corrosión por acción electroquímica es la que tiene lugar sobre los metales expuestos a la atmósfera húmeda, o sumergidos en agua, o enterrados. Este tipo de corrosión se refiere, principalmente, a los casos en que el metal es atacado por el agente corrosivo en presencia de un electrolito. Esta clase de corrosión puede producirse sin fuerza electromotriz exterior, constituyendo la corrosión galvanica, y por la acción ademas, de una fuerza electromotriz exterior, constituyendo la corrosión electroquímica, propiamente dicha. • La corrosión química es la producida por los acidos y alcalis, y tiene interés para la construcción de aparatos resistentes a la corrosión de los productos químicos que intervienen en el proceso de fabricación. • La corrosión bioquímica, producida por bacterias, suele tener lugar en objetos metalicos enterrados.Es específica de cada metal o aleación. Las bacterias no atacan directamente a los metales; sin embargo, pueden estimular reacciones que destruyen capas protectoras de la corrosión. Así, en las tuberías de hierro, la pared interior se recubre de una fina película de hidróxido de hierro calcareo, que le protege, pero ciertas bacterias aerobias, como la gallionella ferruginea, oxidando los iones ferrosos a férricos se provee de la energía necesaria para asimilar el CO2 y formar su materia organica, al mismo tiempo que disminuye el pH e impiden la formación de la película protectora, con lo que se produce una corrosión localizada.
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En tuberías enterradas, un ataque por el exterior lo puede producir la bacteria anaerobia, vibrio desulfuricans, que reduce los sulfatos para utilizar el oxigeno, combinandolo con el hidrogeno y suministrarle la energía necesaria.

2.2.1.

Serie potencial de los metales.

Se ha establecido una serie que se denomina serie potencial de los metales, asignando el valor 0 al potencial del denominado electrodo normal del hidrogeno, que consiste en una placa de platino cubierta con negro de platino y sumergida en acido clorhídrico, 1,2 normal en la atmósfera saturada de hidrogeno a la presión de 1 atmósfera. En la serie potencial de los metales hay elementos que son positivos con respecto al hidrógeno, es decir, que tienen mayorpotencial, y el lado de la escala en que estan situados se llama “lado noble”. En el extremo contrario, que se denomina “lado activo”, estan situados los elementos de potencial negativo con respecto al hidrogeno. Se han obtenido las series electroquímica y galvanica. En la primera se ordenan los metales por sus potenciales de equilibrio con relación al electrodo normal de hidrogeno y solo da una idea grosera sobre el comportamiento frente a la corrosión. Mejor información suministra la serie galvanica, en donde los metales y aleaciones se han ordenado por sus potenciales de disolución con relación al electrodo de calomelanos, al introducirlos en una solución de ClNa al 3 %. Los metales o aleaciones que figuran en cualquiera de las series con potencial negativo es porque tienen tendencia a emitir iones positivos (se comportan como el anodo que, por ser positivo, repele a los iones positivos) y se denominan anódicos; por el contrario, los que tienen potencial positivo son catódicos (atraen a los iones positivos, como el catodo). A este último grupo pertenecen los metales nobles y otros resistentes a la corrosión. Cuando se juntan metales distintos o se les conecta eléctricamente de cualquier manera, se forma un par galvanico. En todo par galvanico el metal de mayor potencial negativo es anódico con respecto al de menor potencial, que actúa de catodo. Siempre es el metal mas anódico el que se corroe.
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ANALISIS DEL FENOMENO DE LA CORROSION EN MATERIALES DE USO TECNICO:METALES. PROCEDIMIENTOS DE PROTECCION.

Serie electroquímica Metal Oro Pt Ag Hg Cu H Pb Sn Ni Cd Fe Cr Zn Al Mg Na K Li ion Au+++ Pt++ Ag+ (Hg 2)++ Cu++ H+ Pb++ Sn++ Ni++ Cd++ Fe++ Cr++ Zn++ Al+++ Mg++ Na+ K+ Li+ potencial normal (voltios) (+)1,42 (+)1,2 (+)0,8 (+)0,8 (+)0,345 0 (-)0,125 (-)0,135 (-)0,25 (-)0,40 (-)0,44 (-)0,71 (-)0,76 (-)1,67 (-)2,34 (-)2,71 (-)2,92 (-)3,02



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Serie galvanica (medida en solución al 3% de ClNa) Potencial en voltios Pt Au Cr (pasivo) Acero inoxidable (18-8) Hg (electrodo de ref.) Ag Cu H Ni Sn Pb Cr (activo) Fe Aleación Al-Cu Aleación Al-Cu Cd Aleación Al-Mg Zn Mg (+)0,30 (+)0,22 (+)0,20 (+)0,10 0 (-)0,05 (-)0,18 (-)0,25 (-)0,27 (-)0,44 (-)0,47 (-)0,60 (-)0,65 (-)0,65 (-)0,74 (-)0,78 (-)0,79 (-)1,06 (-)1,63



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El conocimiento del potencial de electrodo es de la mayor importancia para interpretar los mecanismos de corrosión electroquímica. Su medida permite determinar el grado de polarización del electrodo e incluso estimar la velocidad de corrosión metalica; conocer si un metal esta en estado “activo” o “pasivo”; seguir la formación y rotura de películas superficiales; estudiar el efecto sobre el metal de eventuales sustancias inhibidoras oestimuladoras de los procesos de corrosión; establecer las regiones anódicas (en las que el metal se ataca) y las catódicas en grandes estructuras, o entre metales diferentes en contacto, etcétera. Convendría tener presente la relación de Nerst entre los potenciales de equilibrio y la actividad o concentración efectiva de los iones metalicos en solución (aMe z+): Donde:

E = E0 +
E0 = potencial normal del metal F = 96.493 culombios Z = valencia de los iones R = constante de los gases.

Rt log a Me zF

z+

E = potencial del metal a una actividad de sus iones igual a aMe z+

A 25º C,

E = E0 +

0,059 log a Me z

z+

Aun cuando en esta expresión intervenga la actividad puede, a menudo, sustituirse con suficiente aproximación por la simple concentración de los iones disueltos, mas facil de determinar o de calcular. Según dicha relación, un metal se vuelve mas activo (mas negativo su potencial) al disminuir la concentración de sus cationes, por ejemplo, cuando en el medio existen sustancias formadoras de complejos. Por el contrario, un metal se ennoblece frente a soluciones cada vez mas concentradas de sus iones.
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2.2.2.

Corrosión galvanica (sin f.e.m. exterior aplicada).

También conocida como corrosión bimetalica. Ocurre cuando dos metales diferentes se acoplan electrolíticamente en presencia de un ambiente corrosivo. Uno de ellos secorroe preferentemente mientras el otro es protegido de dicha corrosión. Cualquier metal se corroe cuando se acopla con otro con un potencial mas positivo o mas noble en la serie galvanica. Al mismo tiempo, el metal mas noble se protege de la corrosión. Si dos metales de distinta tensión galvanica, como el hierro y el cobre, puestos en contacto, se sumergen en una solución de cloruro sódico, la sal se ioniza según la ecuación:

Cl Na → Cl - + Na +
Los iones Cl- van al anodo (positivo), formado por el hierro, al contacto con él se descargan y lo atacan, formando cloruro ferroso.

2 Cl + Fe → Cl 2 Fe
Los iones Na+ van al catodo (negativo), formado por el cobre, donde se descargan y reacciona con el agua.

2 Na + 2 H 2 O → 2 Na O H + H 2
La sosa (Na O H) reacciona sobre el cloruro ferroso, dando hidróxido ferroso.

Na O H + Cl 2 Fe → 2 Cl Na + (O H) 2 Fe



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El hidróxido ferroso (O H)2 Fe se oxida con el oxigeno disuelto en la solución y se transforma en “orín”, producto muy complejo de composición variable y cuyo constituyente fundamental es el oxido férrico hidratado Fe2 O3 H2O. El orín es el producto típico de la corrosión del hierro. El hidrogeno formado en el catodo formaría una capa gaseosa alrededor de él, que lo aislaría parando la reacción, o sea, la corrosión, si el oxigeno disuelto en la solución no lo quemase a medida que se forma. Portanto, el oxigeno tiene una doble acción: como oxidante del hidróxido ferroso y como despolarizante del catodo, siendo esto último de importancia capital, hasta el punto de que la marcha de la corrosión depende de la velocidad de la despolarización. • Metal corroído.- En general, cuando estén dos metales en contacto en una solución sufrira la corrosión el metal de menor potencial de la serie galvanica, o sea, el que esté mas cerca del lado activo y actúe, por tanto, de anodo. Así, por ejemplo, si en una plancha de hierro galvanizada (recubierta de cinc) se produce un poro en el revestimiento de cinc, este, que es el de menor potencial, actuara de anodo, y el hierro, de catodo, produciéndose la corrosión en el anodo, es decir en el cinc. En cambio, si en una placa de hierro estañado se produce en la película de estaño un poro, como el hierro es de menor potencial, actuara de anodo, resultando afectado de corrosión. La posición de los metales en la serie galvanica no da una indicación absoluta de la forma en que se ha de producir la corrosión, pues a veces diversos factores hacen cambiar la polaridad. Por ejemplo, los jugos acidos de las frutas en conserva hacen al estaño anódico y al hierro catódico, no produciéndose corrosión en el interior de los botes de conserva aunque existan poros en el recubrimiento. Para que se produzca la corrosión no es necesario que los metales estén en contacto, sino que es suficiente que estén en las proximidades. Y tampoco hace falta una solución salina, pues la corrosión se produce en un metalenterrado si en las proximidades hay otro
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catódico con respecto a él. Puede producirse la corrosión sin que ni siquiera exista otro metal, bien sea por heterogeneidad en el metal o por heterogeneidad en el medio circundante (de estos términos se hablara mas adelante). Una circunstancia muy importante hay que tener en cuenta en la corrosión galvanica, y es la relación entre las areas catódicas y anódicas. Si el area del catodo es grande con relación al anodo, sufrira esta una corrosión muy intensa, y, al revés, si el anodo es grande con relación al catodo, la corrosión sera débil.

2.2.3.

Corrosión electroquímica (con f.e.m. exterior aplicada).

En los casos de corrosión electroquímica hasta ahora considerados, ha sido el propio metal o dos metales en contacto o muy próximos los que han proporcionado la fuerza electromotriz para la corrosión electroquímica. Por esto la velocidad de ataque, y por tanto la corrosión, esta forzosamente limitada. Pero cuando se aplica una fuerza electromotriz exterior, las velocidades pueden ser mucho mayores. Un caso típico de corrosión electroquímica es el producido por las corrientes de retorno de los tranvías, que tienen vuelta por tierra. Aunque teóricamente el retorno de la corriente debía hacerse por los carriles, en la practica penetra y se distribuye en una zona alrededor del carril, y si encuentra algún tubometalico o cubierta metalica de cables que tiene dirección apropiada, parte de la corriente pasa por él para volver mas adelante a los mismos carriles o, a veces, a carriles diferentes de otras líneas que tengan el retorno común. La fracción de corriente eléctrica que sigue el camino indicado es pequeña, si las calles estan bien pavimentadas y el terreno es seco; pero si el terreno es húmedo, esta corrientes vagabundas alcanzan cierta intensidad y producen serios perjuicios. Se calcula que un amperio circulando puede destruir 9 kg. de hierro ó 34 kg. de plomo; pero como el ataque no es uniforme, sino que se produce siguiendo los bordes de los granos, cualquier tubo o funda puede resultar perforado aunque el peso del metal destruido sea pequeño.



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En realidad, se forman dos pilas electrolíticas en serie, constituidas por: Raíles de acero (anodo)—Terreno húmedo—Tubos de acero o cubiertas de plomo (catodo) Tubos o cubiertas (anodo)—Terreno húmedo—Raíles (catodo). La corrosión en los raíles no tiene mucha importancia, porque se han de reponer por desgaste antes de que lleguen a debilitarse por corrosión; pero los daños en los tubos pueden llegar a ser muy graves. Un tipo de corrosión parecido a este ha tenido lugar alguna vez en los edificios de estructura metalica que tenían circuitos eléctricos en contacto con la estructura. La protección para evitar lacorrosión por corrientes vagabundas puede realizarse por varios sistemas, que a veces se aplican simultaneamente para mayor garantía de la protección. Puede utilizarse un drenaje eléctrico, uniendo todas las cubiertas metalicas de cables o tubos, a través de resistencias, a la alimentación negativa, para que todo el tubo sea catódico con respecto al terreno, y así no existen porciones anódicas. Este sistema hay que usarlo con discreción, pues si la corriente que circula por las tuberías es muy intensa, puede producir la corrosión anódica en otros tubos no incorporados al drenaje. También ha dado buen resultado interrumpir con juntas aislantes las cubiertas de plomo de los cables o los tubos, con lo que se reduce la corriente que pasa por ellos. Estos aislamientos deben ser muy eficaces, pues si no lo son y sigue circulando corriente, en cada unión se establecera una pila electrolítica y se producira corrosión en el lado anódico de la junta. En los tubos de agua el ataque se producira por el interior, puesto que la corriente seguira pasando por el agua. También pueden emplearse barras de sacrificio, haciendo buen contacto con los tubos, para que la corriente salga por las barras, resultando estas corroídas.



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Y, por fin, también pueden emplearse pinturas a base de alquitran, betún o cualquier otro recubrimiento no metalico, tal como se describira masadelante. Estos recubrimientos deben ser hechos con mucho cuidado, pues si se dejan zonas sin recubrir, el ataque sera mucho mas intenso en ellas que las que sufriría el tubo estando desnudo.

2.2.4.


Corrosión química.

ACCION DE LOS ACIDOS NO OXIDANTES (acido sulfúrico, clorhídrico, etc.). – Si se pone en contacto un metal con un acido no oxidante, en un recipiente cerrado,

generalmente seran reemplazados en el acido los iones de hidrógeno por los iones metalicos hasta restablecer el equilibrio en la siguiente reacción:

M + 2 H + H 2 + M ++
Esto ocurrira cuando el potencial M/M++ iguale al potencial H2/2H+ en la superficie metalica. Para que esto ocurra debe aumentar la concentración de hidrogeno en el líquido, con el consiguiente aumento de presión, en el espacio gaseoso por encima de él. Si el metal esta en el lado “activo” de la serie galvanica, el equilibrio solo se alcanzara cuando la presión se haya hecho muy grande. Si el ataque tiene lugar, no en recipiente cerrado, sino al aire, el equilibrio sera imposible, y el desprendimiento de hidrogeno, y por tanto, la reacción, continuara hasta agotarse el metal con desprendimiento de burbujas en los metales mas activos y por difusión lenta a través del liquido en los metales menos activos. Las reacciones de corrosión son: En el catodo:

2 H + + 2 e- = H 2
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En el anodo:

M = M + + + 2eEstas reacciones pueden verificarse en puntos contiguos y alternativamente en un mismo punto. Si el metal esta en el lado “noble”, como el plomo, la plata, el cobre, etcétera, basta una pequeña concentración de hidrógeno para que cese la reacción, siendo suficiente una presión inferior a la atmosférica para que deje de desprenderse hidrogeno y se interrumpa, por tanto, el ataque del metal con el acido. El hierro resulta atacado por los acidos no oxidantes, favoreciendo este ataque la presencia de azufre en forma de sulfuro de hierro o manganeso, debido a un efecto catalizador. • ACCION DE LOS ACIDOS OXIDANTES (acido nítrico, etc.).

Los metales del lado “activo” se disuelven, en general, en forma de nitratos en el acido nítrico, produciendo, en lugar de hidrogeno libre, compuestos hidrogenados como el amoniaco (N H3) y la hidroxilamina (N O2 H O). Los metales del lado “noble” son atacados por el acido nítrico catalizadores. El acido nítrico (N O3 H), ademas de acido, es un agente oxidante y puede producir película protectora de oxido férrico (Fe2 O3) en la superficie del hierro, cesando entonces el ataque porque la película lo protege, aunque se disuelve, pero muy lentamente. Así se establece una lucha entre las propiedades acidas y oxidantes del reactivo. Si el acido esta diluido, prevalece el ataque del acido y la corrosión tiene lugar violentamente. Pero si el acido esta concentrado, prevalece la acción oxidante, y después
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(N O3 H), y mas

violentamente sino se agita el líquido, pues los productos de la reacción obran como




de un ligero ataque al principio, queda el hierro autoprotegido. Puede pasivarse el hierro introduciéndolo en acido nítrico concentrado, lo que le permite resistir la acción del acido diluido, que atacaría al hierro normalmente. • ACCION DE LOS ALCALIS.El cinc, aluminio, plomo, estaño y cobre son atacados por una solución de hidróxido sódico. Los metales mas resistentes a los alcalis son el níquel, la plata y el magnesio.

2.3. Corrosión por heterogeneidad del metal.
Las heterogeneidades que crean diferencias de potencial electroquímico entre los distintos puntos de una superficie (dando origen, por tanto, a zonas anódicas y catódicas) son múltiples, pudiendo provenir lo mismo del metal que del electrolito en contacto con él. Un trozo de tubería nueva insertado en un tramo de tubería vieja, puede corroerse rapidamente, pues, en general, actuara de anodo, y la vieja, de catodo. Una impureza cercana a la superficie de un metal es suficiente para iniciar una corrosión electroquímica; la impureza hace de catodo, y el hierro, de anodo. Otra causa de corrosión es un poro en la cascarilla de laminación. Entre esta cascarilla, que resulta catódica con respecto al hierro, y este, se produce una pila de corrosión. Pueden ser también causa de corrosión las tensiones internas o externas a que quede sometido un metal, el estado de acritud después de untrabajo en frío, el rayado de su superficie y, en general, los diversos tratamientos químicos o térmicos, que acentúan las causas de heterogeneidad y, por consiguiente, las causas de corrosión. Resumiendo se puede decir que las principales heterogeneidades en las fases metalicas son:



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1. Fases dispersas en la matriz metalica de diferente composición química que esta. 2. Partículas contaminantes de la superficie. 3. Segregaciones. 4. Uniones bimetalicas. 5. Anisotropía de los granos cristalinos. 6. Bordes de grano. 7. Dislocaciones emergentes. 8. Regiones de metal deformado en frío. 9. Discontinuidades en capas que recubren el metal. 10. Regiones de metal sometidas a tensión y deformación elastica.

La corrosión electroquímica es sensible a factores estructurales y subestructurales. a) Efecto de la Anisotropía cristalina. b) Caso de bordes de grano reactivos. c) Influencia de una partícula catódica superficial. d) De izquierda a derecha, ejemplos de cristal perfecto y cristales imperfectos: dislocación en cuña y dislocación helicoidal.
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2.4.

Corrosión por heterogeneidad del medio circundante.

Las diferencias de temperatura, de concentración y, sobre todo, de concentración deoxigeno, son causas muy frecuentes de corrosión. Un caso típico del fenómeno de corrosión por heterogeneidad del medio circundante, lo constituye la corrosión por aireación diferencial. Las partes de una pieza menos aireadas, como, por ejemplo, los angulos vivos, rayas profundas, etcétera, funcionan como anodos y son inmediatamente atacados. Esta misma clase de corrosión es la que se produce en una pieza medio sumergida, en la que la porción próxima a la superficie del agua y, por tanto, mas oxigenada es catódica, y la parte inferior, menos oxigenada, es el anodo, que es el que se corroe. Otro ejemplo clasico de esta corrosión producida por aireación diferencial. Es el de la corrosión producida por una gota de solución salina sobre una plancha de hierro o de cinc que resulta atacada en el centro de la gota, donde se produce cloruro ferroso, que actúa de anodo, mientras la periferia, a la que tiene facil acceso el oxigeno actúa de catodo, formandose entre las dos zonas una línea de orín amarillo. Son numerosos los ejemplos practicos de corrosión localizada debida a fenómenos de aireación diferencial. Cualquier objeto reposado sobre una superficie metalica o aplicado contra ella: partícula sólida, recubrimiento protector parcialmente desprendido, o incrustación de organismo marino puede dar origen a resquicios.

Corrosión galvanica en el contacto directo latón-aluminio y por aireación diferencial debajo del reborde dejado por la junta aislante.



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ANALISISDEL FENOMENO DE LA CORROSION EN MATERIALES DE USO TECNICO: METALES. PROCEDIMIENTOS DE PROTECCION.

Ejemplos de resquicios: en unión solapada; en las zonas de contacto entre planchas metalicas amontonadas; en el contacto entre superficie metalica y partícula inerte; en una raya en el metal, o en defectos presentes en una soldadura.

3. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA

CORROSION.

Los principales factores que se deben considerar en el estudio de las protecciones contra la oxidación y la corrosión son los siguientes: a) Clase y estado del metal.- Evidentemente hay que tener en cuenta, en primer lugar, la clase de metal y el estado en que se encuentra. Para esto hay que conocer su composición química, su constitución, estructura, impurezas que contiene, procedimientos de elaboración, tratamientos térmicos a que ha sido sometido, tratamientos mecanicos, etc. Las hetereogeneidades químicas, estructurales y las debidas a tensiones internas, originan pares galvanicos que aceleran la corrosión.



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b) Estado de la pieza.-

Destaca el estado de la superficie (los surcos de

mecanizado, rayas, grietas, orificios, etc., favorecen la corrosión; por el contrario, un pulido perfecto la dificulta), su radio de curvatura y orientación con relación a la vertical, naturaleza de las piezas en contacto y esfuerzos a que esta sometida (los de tracción la favorecen). c)Medio en que se encuentra.- El ataque al metal partira del medio en que se encuentra, y, por tanto, cuanto mejor lo conozcamos, mas facilmente sera prever la clase de corrosión que se puede producir y los medios de evitarla. Sobre el medio conviene conocer su naturaleza química, su concentración, el porcentaje de oxigeno disuelto, el índice de acidez (Ph), presión, temperatura, etc. d) Clase de contacto entre el metal y el medio en que se encuentra.- El contacto entre el metal y el medio en que se encuentra queda definido por la forma de la pieza, estado de la superficie, condiciones de inmersión, etc.

4. PROCEDIMIENTOS DE PROTECCION CONTRA LA CORROSION.
La lucha contra la corrosión es un problema muy complejo, debido al gran número de factores que entran en juego; por tanto, cada caso específico requiere un tratamiento particular y no es posible encontrar soluciones generales. Se procurara proyectar la estructura de manera que por su forma o el ambiente en que se encuentre no se favorezcan las circunstancias corrosivas. Se tratara de evitar las zonas de estacionamiento de líquidos, las uniones remachadas, el contacto de metales muy separados en la serie galvanica, angulos vivos, zonas con acritud, etc. Los procedimientos generalmente aplicados para la protección contra la oxidación y la corrosión pueden clasificarse en seis grupos principales:



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1º Protección por recubrimientos metalicos. 2º Protección por recubrimientos no metalicos. 3º Protección por el empleo de inhibidores. 4º Protección por el empleo de pasivadores. 5º Protección catódica. 6º Protección por el empleo de metales autoprotectores. Sobre la elección del procedimiento mas adecuado para cada caso no se pueden dar normas generales. Cada problema debe ser estudiado como un caso particular, puesto que simplemente pequeñas impurezas en el medio o en el metal pueden cambiar por completo el planteamiento del problema. Ademas de estos procedimientos para proteger al metal de la corrosión se debera tratar, en la medida de lo posible y atendiendo a las solicitaciones a las que estara sometido el metal, de que la pureza del metal sea lo mayor posible, ya que cuanto mayor sea esta mayor sera su resistencia a la corrosión. Ejemplo: el Zn puro, casi no se ataca por el SO4H2 mientras que el impuro se ataca violentamente; el Al puro resiste muy bien la corrosión. También se podra añadir elementos de aleación, así se aumenta su resistencia a la corrosión al añadirle Cr, Ni, Si y otros elementos. Ejemplo: aceros inoxidables 18% cromo 8% níquel. Existen también aleaciones no férreas resistentes a la corrosión: bronces, latones, metal monel, alpaca, duraluminio, etc. Otra modificación del metal puede ser el someterlo a tratamientos térmicos. Como las aleaciones de fase única son las mas resistentes a la corrosión, es necesario en muchos casos un tratamiento térmico adecuado para conseguir una estructura homogénea (acerosinoxidables austénicos).

4.1.

Protección por recubrimientos metalicos.

Uno de los procedimientos mas empleados contra la oxidación y corrosión es el recubrir la superficie que se desea proteger con una capa de metal autoprotector lo mas compacta y adherente posible.
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Si el metal protegido es menos electronegativo (catódico) que el protector (anódico), la protección tiene lugar aun en el caso de agrietamiento o descascarillado de la capa protectora. Lo contrario sucede si el recubrimiento es catódico, requiriéndose en este caso un recubrimiento perfecto, sin porosidad. Como ejemplo del primer caso tenemos el acero recubierto de Zn y del segundo, al recubrirlo de Sn. La elección del metal empleado en el recubrimiento se hace de acuerdo con el metal que se ha de proteger, del objeto de que se trata y del espesor que se proyecta dar a la capa protectora. Los recubrimientos metalicos pueden aplicarse por varios procedimientos: por electrólisis, por inmersión en el baño del metal protector, por metalización, por cementación y por chapado. Antes de proyectar un metal sobre una superficie, debe someterse esta a una preparación previa, para obtener una buena adhesión del metal proyectado.

4.1.1.

Preparación de la superficie.

Cualquiera que sea el recubrimiento que se adopte, debe desengrasarse previamente la pieza con un disolvente apropiado,como sosa caustica, tricloroetileno, benceno, etc. Después se elimina el orín y cascarilla de la superficie del metal sometiéndolo a un decapado. • DECAPADO. La eliminación de la capa de laminación y del orín en la superficie de las piezas de acero, es absolutamente necesaria antes de aplicar un recubrimiento de cualquier clase. Esta eliminación se efectúa por medio de una operación que se denomina decapado, que puede efectuarse por procedimientos mecanicos, químicos y electrolíticos. Todos estos
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procedimientos de decapado se trataran de forma mas extensa en el tema de preparación de la superficie para pintar. DECAPADO MECANICO.- La limpieza de la superficie de las piezas puede realizarse con cepillos de alambre, que limpian bastante la cascarilla y el orín, pero que siempre dejan residuo, que queda brillante por el frotamiento del cepillo, lo que da apariencia de que el metal ha quedado completamente limpio. El chorro de arena realiza una limpieza bastante perfecta. El chorro de arena proyectado por aire comprimido se emplea con dos fines: A) Para limpiar la superficie de la pieza. B) Para la creación de rugosidades que favorecen la adherencia del metal proyectado. La limpieza que produce el chorro de arena es solo superficial, y por eso, si la pieza esta embebida de grasa, debe calentarse previamente y limpiarse con tricloroetileno u otro disolventeapropiado. El chorro de arena elimina la cascarilla de las piezas templadas y toda traza de oxidación. La limpieza con chorro de arena debe preceder a cualquier otra preparación para evitar que el oxido superficial pueda quedar incluido en la masa de la pieza. Ademas de la limpieza, el chorro de arena produce una rugosidad que es función del abrasivo que se emplea y de la presión del aire comprimido. El abrasivo generalmente utilizado es la arena silícea, que debe ser de arista viva, exenta de polvo y completamente seca. Si la arena tiene polvo, blanqueara la pieza, pero no producira rugosidad. La arena de granos redondeados pulimenta, pero no da rugosidad y tampoco sirve.



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El diametro del grano debe ser inferior a 0,4 mm, que corresponden al tamiz 30 (el numero de un tamiz es el número de alambres por pulgada cuadrada). Para trabajos delicados sera preferible emplear granos mas finos (tamiz 35). También se emplea el chorro de perdigones, proyectando con una maquina especial que los recupera, y cuya acción, ademas, sobre la superficie de la pieza mejora su resistencia a la fatiga. Se emplean perdigones de 1 mm de diametro, proyectados sobre la superficie a una presión de 5 Kg por centímetro cuadrado. DECAMADO QUIMICO.- sin embargo, el procedimiento mas empleado, sobre todo como operación previa para el galvanizado y estañado, es la limpieza por medio deacidos. El decapado químico se realiza sumergiendo la pieza en acido sulfúrico diluido al 10 por ciento a unos 80º C., durante cinco minutos, o en acido clorhídrico en frío, al 20 por ciento, ayudando alguna vez, aunque no es frecuente, a levantar la cascarilla raspando la superficie de la pieza. Para evitar que resulte excesivamente atacado el metal, se añaden a la solución del acido inhibidores que retardan el ataque del metal sin interferir la eliminación de la cascarilla y el orín. Se emplean como inhibidores sustancias coloidales como la gelatina, agar-agar y tanino. Sin embargo, se suelen emplear corrientemente inhibidores mas complejos, como el di-orto-tolil-tiourea o el dihidro-dioto-toloudina. La eficacia de los inhibidores disminuye a medida que se eleva la temperatura. Las piezas decapadas en acido clorhídrico y sulfúrico se enmohecen al exponerlas al aire. Para evitar esto, se emplea un acabado con acido fosfórico, que les da una protección adicional, formada por una película gris de fosfato de hierro y sobre la que se aplica en muy buenas condiciones la pintura. Puede seguirse el procedimiento siguiente: se sumergen las piezas, primero, en una solución de acido sulfúrico al 5 por ciento, a 60º C, durante quince a veinte minutos; se lavan después con agua a 60º C, y se sumergen finalmente de dos a tres minutos en acido fosfórico al 2 por ciento, a 85º C. Esta solución
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ANALISIS DEL FENOMENO DE LA CORROSION EN MATERIALES DE USO TECNICO: METALES.PROCEDIMIENTOS DE PROTECCION.

ha de tener ademas

0,3-0,5 por ciento de hierro al iniciar el tratamiento. La proporción

de acido fosfórico debe mantenerse añadiendo mas a medida que se consuma. DECAPADO ELECTROLITICO.- El decapado electrolítico puede realizarse haciendo actuar los objetos de acero como anodos en una solución de acido sulfúrico al 30 por ciento que contiene bicromato potasico. La densidad utilizada es de unos 10 amperios por decímetro cuadrado.

4.1.2.

Recubrimientos por electrolisis.

Se obtienen películas de metal protector utilizando este como anodo, y las piezas que se desea recubrir, como catodos, y empleando un electrolito de una solución del metal que se ha de depositar en forma de sulfatos o cianuros con adición de algunas sustancias organicas. La pieza actúa de catodo en una cuba electrolítica y sobre ella se deposita el metal protector. Ejemplo: niquelado, cobreado, cromado, dorado, plateado, etc. Los principales metales autoprotectores que se depositan electrolíticamente son: el cobre, el níquel y el cromo, y alguna vez el cinc, el cadmio y el latón. También se depositan electrolíticamente el oro, la plata, el vanadio y el rodio, aunque estos metales tienen a veces mas interés decorativo que protector. El espesor de las películas es del orden de 0,001 a 0,01 mm. El níquel y el cromo son los metales mas empleados en recubrimientos

electrolíticos. Cuando se trata de piezas de acero se aplican frecuentemente tres o cuatro capas: una de cobre, otra de níquel y otra de cromo, o bien una de níquel,otra de cobre, otra de níquel y otra de cromo. Los espesores aproximados son: níquel, 0,005 mm. ; cobre, 0,01 mm. ; níquel, 0,02 mm. ; cromo, 0,002 mm. Para proteger el latón son suficientes dos capas: una de níquel, de 0,002 mm. , y otra de cromo, de 0,003 mm. El níquel protege bien al acero contra la oxidación y corrosión, pero se empaña o mancha en el aire húmedo y por eso se acostumbra a aplicar una película de cromo sobre
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níquel, lo que resulta ventajoso porque el cromo es mas duro que el níquel. El depósito del cobre tiene por objeto cubrir el metal base si queda algún poro en la película de níquel, y, ademas, aumentar la adherencia del revestimiento Se han hecho ensayos de depositar el cinc y el estaño electrolíticamente; pero estos metales se aplican corrientemente por inmersión, en su masa fundida, de los metales que se desea proteger. El cadmio depositado electrolíticamente se creyó que desplazaría al cinc; pero en realidad solo se emplea actualmente para objetos que han de funcionar en atmósferas tropicales.

4.1.3.

Recubrimientos por inmersión en baño de

metal fundido.

Consiste este método en sumergir la pieza que se desea proteger, durante breve tiempo, en un baño de metal protector fundido. A la salida del baño se somete a la pieza a una especie de “enjuagado” que disminuye y, sobre todo, uniformiza el espesor de la capa delmetal adherido. Los recubrimientos de este tipo mas utilizados son el galvanizado y el estañado.



GALVANIZADO.-

El galvanizado es el recubrimiento del acero con cinc. El hierro es catódico respecto al cinc; por lo tanto, quedara protegido aunque se produzca un poro o fisura en la capa protectora, pero a costa del cinc, que sufrira la corrosión. Por esto debe ser la capa de cinc gruesa, por lo menos de 0,05 gramos por centímetro cuadrado de superficie, si se quiere que la protección sea efectiva. Se emplea mucho el galvanizado para el recubrimiento de chapas acanaladas para techados; para la protección de alambres de hierro, de utensilios de cocina, de tuberías para agua, de utensilios para avicultura, etc. Parece demostrado, sin embargo, que las tuberías



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galvanizadas se corroen mas rapidamente que sin galvanizar, si son de agua caliente. Si son de agua fría, la protección es eficaz. • ESTAÑADO.-

El estañado es un procedimiento de protección de los metales por inmersión en un baño de estaño fundido. El estaño se aplica preferentemente para la fabricación de hojalata, que es acero suave calmado, con una película de estaño en cada cara, de unos 0,005 milímetros. El estaño es catódico con respecto al acero, y, por tanto, en los poros o fisuras del recubrimiento se producira una corrosión del metal base mas intensa que si estuviese el metaldesnudo. Sin embargo, en las conservas de frutas, los jugos cambian la polaridad electrolítica y el acero resulta generalmente catódico, por lo que se pierden pocos botes de conserva por corrosión. Algunos en cambio, se rompen por la presión del hidrogeno desprendido en el catodo. El recubrimiento de estaño se emplea también para proteger utensilios de cocina, tuberías de agua de cobre, tubos de condensadores de latón, etc.

4.1.4.

Recubrimiento por metalización.

La metalización, o sea, la proyección de un metal fundido con una pistola de metalizar, es un procedimiento de tratamiento superficial de los metales. La metalización tiene la ventaja de que se puede aplicar, a pie de obra, a objetos de todas las formas y tamaños, como gasómetros, vagones de ferrocarril, turbinas hidraulicas, barcos, etc. La metalización a pistola (puede metalizarse también “al vacío”) consiste en la proyección de partículas en estado plastico o fundido, sobre una pieza, por medio de una pistola metalizadora. Esta pistola esta formada por un soplete que funde el metal de
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aportación, y de un suministro de aire comprimido que proyecta el metal fundido y acciona el mecanismo de avance del alambre. • APLICACIONES DE LA METALIZACION.-

La metalización se emplea cada día mas, tanto para trabajos de reparación como para piezas de nueva construcción, pudiendo citar, entre otras,las siguientes aplicaciones:

1) Recargues de ejes o piezas desgastadas. 2) Reparación de defectos en piezas fundidas. 3) Protección de piezas contra el desgaste, con la aportación de metales mas duros que el metal base. 4) Protección de piezas contra la corrosión atmosférica o de los acidos. 5) Mejora del acabado de las piezas por aplicación de níquel, cromo-níquel, etc. 6) Fabricación de moldes y de electrodos para electroerosión. 7) Aplicaciones decorativas. • VENTAJAS DE LA METALIZACION.-

1. ª) Mejora las propiedades de la superficie del metal base. Esta mejora puede ser producida por la porosidad del depósito o por la calidad del metal aportado. El metal proyectado es mas poroso que el metal laminado o fundido, lo que facilita la absorción del aceite o grasa lubricante, mejorando el coeficiente de rozamiento y disminuyendo considerablemente las posibilidades de gripado.



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Por otra parte, el poder proyectar un metal sobre cualquier otro metal base permite la proyección, por ejemplo, de un acero cromo-níquel para recubrir ejes de acero ordinario, o recubrir de bronce los pistones de acero de las bombas hidraulicas. 2. ª) Los espesores del metalizado abarcan una gama muy amplia, pudiendo hacer recargues de hasta 20 mm de espesor y mas. 3. ª) El metalizado se efectúa relativamente en frío, debiendo poderse tocar con la mano la pieza que semetaliza, durante la operación. De esta manera se evita la contracción del metal proyectado con respecto a la pieza base. Solamente se calientan ligeramente las piezas cuando se metaliza interiores de cilindros, y aun este precalentamiento no pasa nunca de 130º C. • CASOS EN QUE NO ES ACONSEJABLE METALIZAR.-

Debido a la poca elasticidad de los metales proyectados, no pueden exponerse las piezas metalizadas a choques directos. Por eso no se deben recargar dientes de engranajes, etc. También la forma de las piezas impone una limitación a la metalización, puesto que el chorro de metalizado debe proyectarse perpendicularmente a las superficies, no pudiendo en ningún caso ser este angulo de proyección inferior a 45º Por eso el interior de tubos muy pequeños, cuya longitud sea mas del doble de su diametro, no podra recargarse desde el exterior, ya que, aun atacando por las dos extremidades, quedaría el centro sin metalizar. • PRACTICA DE LA METALIZACION.-

Para realizar la metalización es necesario colocar las piezas en un soporte adecuado y disponer de una pistola metalizadora, con suministro de acetileno, oxigeno y aire.



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Para evitar la oxidación de las superficies preparadas para la metalización es conveniente proceder a esta operación inmediatamente de terminada la operación. Pistola metalizadora y accesorios.- una pistola metalizadora de tipooxiacetilénico esta compuesta por un soplete generalmente de oxigeno y acetileno, aunque a veces también se utiliza oxigeno y propano. Este soplete es similar en su funcionamiento al de soldadura autógena y tiene por objeto fundir el alambre del metal que se va a proyectar. Lleva también la pistola una boquilla de aire comprimido, utilizada para pulverizar el metal fundido por el soplete y proyectarlo sobre la pieza, y un mecanismo de avance del alambre del metal que se proyecta, que generalmente consiste en una pequeña turbina de aire cuya velocidad es regulable. Y, por fin, esta provista la pistola metalizadora de valvulas de regulación del paso del aire comprimido del oxigeno y del acetileno, y de la velocidad de avance del alambre. Hay pistolas que llevan también una valvula general de cierre de paso de los tres fluidos.

Pistola de proyección TOP-JET : 1. Mandos 2. boquilla de proyección; 3. Soporte con las Tuberías de entrada de oxigeno, acetileno y aire; 4. mecanismo de mando del hilo; 5. Motor de aire comprimido; 6. Mando micrométrico para el avance automatico del hilo.
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Los alambres generalmente utilizados son de 1,5, 2 y 3 mm de diametro, debiéndose utilizar la boquilla adecuada para cada uno de los diametros. Las pistolas son lo suficientemente ligeras para poderlas sostener con la mano sin cansancio; pero llevan también un dispositivo de sujeción aun soporte fijo o a una torreta de torno, para la metalización con avance automatico. Como accesorios para el buen funcionamiento de una pistola metalizadora, se deben contar los siguientes: a) Un filtro o depuradora de aire. b) Un manodetentor de acetileno que se coloca en la botella de acetileno. c) Un manodetentor de oxigeno que se coloca en la botella de oxigeno. d) Un tablero de reglaje, provisto de un manodetentor de aire, otro de oxigeno y manómetros de acetileno, oxigeno y aire. e) Una devanadera para soporte del hilo de metalizar. f) Tuberías flexibles de goma o plastico para la unión de los diferentes elementos descritos. • OPERACIONES DE ACABADO.-

Una vez metalizada la pieza, se debe efectuar, por lo general, un mecanizado de la superficie, bien sea con herramienta o con muela, para dejar la pieza a la cota prevista. El mecanizado del bronce, aluminio y aceros de un contenido de carbono de 0,6 por ciento, puede hacerse con herramientas. Las aportaciones de aceros con contenido de carbono superior al 0,6 por ciento tendran que rectificarse a la muela.

4.1.5.

Recubrimiento por cementación.

La cementación empleada para la protección contra la corrosión no debe confundirse con el tratamiento térmico de este nombre, aunque la operación es similar, pues se trata de alear la capa superficial del metal con otro mas noble y resistente a la corrosión. Pero así como en la cementación empleada como tratamiento térmico, el fin de
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ANALISIS DEL FENOMENODE LA CORROSION EN MATERIALES DE USO TECNICO: METALES. PROCEDIMIENTOS DE PROTECCION.

la aleación es aumentar la dureza de la capa superficial, en la cementación empleada para la protección contra la oxidación y corrosión se trata de obtener una capa autoprotectora. Se calientan las piezas que se desean proteger, en presencia de polvo del metal protector, se crea por difusión una capa superficial resistente. Cuatro son los procedimientos de cementación mas empleados: la sherardización, la cromización, la calorización y la silicación. La sherardización fue ideada por Sherard Cowper Coles, en 1901. Se emplea

para proteger contra corrosión piezas pequeñas de acero de forma mas o menos complicada, como cerrojos, etc., por medio de una aleación de cinc. La operación consiste en calentar los objetos, una vez limpios y empaquetados con polvo de cinc y naftaleno, a unos 360º C. El naftaleno tiene por objeto proteger los granos de cinc de la oxidación. Al final de la operación se forma una película de cinc puro sobre los objetos, de 0,02 a 0,05 mm de espesor, sobre una capa de una aleación hierro-cinc. El recubrimiento es anódico respecto al acero, aunque de menos potencial que si el recubrimiento fuese de cinc puro; pero la protección se mantiene aunque se produzcan grietas o poros. La cromización es un procedimiento caro, que se aplica sobre aceros de menos de 0,15 por ciento de carbono, y tiene como fin producir sobre las piezas una capa que contiene del 10 al 20 por ciento de cromo, es decir, una composición parecida al aceroinoxidable, por difusión de cromo a través de la superficie del acero. La operación se realiza empaquetando las piezas de acero con una mezcla de cromo y alúmina (Al2 O3) finamente pulverizados, en la relación 55/34, y calentando el conjunto a unos 1.350º C durante tres o cuatro horas, en una atmósfera de hidrogeno para que no se oxide el cromo.
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Otro método para aplicar la cromización es calentar el acero entre 900º y 1.000ºC, en una atmósfera de cloruro crómico gaseoso. Al cabo de dos horas se forma una capa cromizada de unos 0,1 mm de espesor. Se emplea la cromización principalmente para proteger los ejes de las turbinas contra la corrosión y erosión y para la protección del acero contra el acido nítrico. La calorización, también denominada aluminación, tiene por objeto proteger al acero por medio del aluminio. La calorización se realiza en un horno giratorio, en el que se calienta a unos 850º las piezas, una vez limpias y empaquetadas con una mezcla del 49 por ciento de polvo de aluminio, 49 por ciento de alúmina y 2 por ciento de cloruro amónico. Al cabo de una hora, aproximadamente, se habra formado una capa de 0,1 a 1 mm de aleación hierro-aluminio, que contiene aproximadamente un 25 por ciento de aluminio, y sobre ella una capa protectora de alúmina (Al2 O3) cuyo punto de fusión es muy elevado. Las piezas calorizadas son muy resistentes a lacorrosión producida por gases sulfurosos a alta temperatura, y por eso se emplea este método para la protección de crisoles para sales fundidas en los tratamientos térmicos, cajas de carburación, cubiertas de pirómetros, etc. La silicación consiste en la formación, en la superficie del acero, de una capa de aleación hierro-silicio, que contiene hasta un 20 por ciento de silicio, que es el porcentaje de algunas fundiciones especiales muy resistentes a la corrosión por los acidos fuertes. Se opera calentando de 900º a 1.000ºC el acero una vez limpio, empaquetado con una mezcla de carburo de silicio y ferrosilicio. Los aceros siliciados resisten bien no solo a la corrosión, sino también a la erosión, y por eso se aplican a la protección de los ejes de bombas de agua de los automóviles.

4.1.6.

Recubrimientos por chapado.

El chapado o plaqueado consiste en superponer placas de un metal noble por una o las dos caras del metal que se desea proteger. La operación se realiza laminando las chapas
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de acero junto con las del metal protector, produciéndose una difusión de los metales en la zona de contacto. El chapado se hace, generalmente, con laminas de cobre, latón, níquel y cuproníquel, y modernamente con chapas de acero inoxidable. Los objetos fabricados con acero chapado tienen buenas propiedades mecanicas por el alma de acero, y excelente resistencia a lacorrosión, por las laminas protectoras.

4.2. Protección por recubrimientos no metalicos.
Los recubrimientos no metalicos empleados en la protección de la corrosión se pueden clasificar principalmente en: -FOSFATACION. -OXIDACION SUPERFICIAL. -ESMALTADO. -PINTURAS (tendran un tratamiento aparte debido a su gran importancia y amplitud). -CERAMICOS. -VIDRIOS.

4.2.1.

Recubrimientos por fosfatación.

Consiste este procedimiento en sumergir las piezas de acero en una solución acuosa de un fosfato metalico acido, que puede ser fosfato diacido de manganeso, fosfato diacido de cinc o fosfato diacido de sodio.



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La solución de fosfato diacido de manganeso se calienta a una temperatura de 100ºC, sumergiendo en el baño las piezas, sobre las que se obtiene una capa de fosfato insoluble de un espesor de 0,01 mm, según la reacción:

2 (P O 4 H 2 ) Mn + 2 Fe → (P O 4 Fe) 2 Mn + 2 H 2
Se emplea como catalizador una pequeña cantidad de una sal de cobre. La protección obtenida por este procedimiento es muy eficaz, sobre todo si se completa con una impregnación de una materia grasa. La solución de fosfato diacido de cinc se calienta a unos 80º de temperatura. La pieza se sumerge solamente durante algunos minutos, siendo la operación tan rapida porque se añade a la solución un oxidante. Esta protección es poco eficaz, y por eso se emplea solo como impregnaciónprevia a una aplicación posterior de pintura o barniz. El fosfato diacido de sodio se emplea proyectando su solución sobre el acero. La protección que se obtiene es inferior a la obtenida por los fosfatos anteriores; pero se emplea por la relativa baratura de los fosfatos alcalinos.

4.2.2.

Recubrimientos por oxidación superficial.

La formación de una película superficial de oxido para proteger el metal es un medio bastante eficaz, que se emplea, sobre todo, para las aleaciones de aluminio y magnesio. La oxidación puede realizarse por calentamiento, por electrólisis (oxidación anódica) y por ataque de un acido (oxidación química).



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La oxidación por calentamiento se emplea preferentemente para el acero. Se opera calentando las piezas de acero en un horno abierto o en un baño de sales fundidas formadas por una mezcla de nitrato sódico y potasico a una temperatura de 260º a 400º. La película que se produce es de oxido férrico magnético Fe3 O4. Si se emplean sales, su color es azul. Otro procedimiento es el de Bower-Barf, que consiste en calentar a 650º, durante tres horas, las piezas de acero, una vez limpias, en un horno cerrado, en el que se desplaza el aire por medio de vapor de agua recalentado o una mezcla de vapor de agua y benceno. Al terminar la operación se deja enfriar manteniendo la misma temperatura hasta que el acero se ha oxidado.Con esto el oxido férrico primeramente formado se habra reducido a la forma mas resistente de oxido ferroso-férrico. La capa de oxido es negra, siendo opaca o lustrosa según el acabado previo superficial del acero. La oxidación anódica se aplica, sobre todo, para la protección de piezas de aluminio. Actualmente esta muy en boga este procedimiento para la producción de objetos decorativos, pues la película de oxido puede teñirse con diversos pigmentos, consiguiendo piezas de bello aspecto, que permanece inalterable casi indefinidamente. La película de oxido formado sobre aluminio y sus aleaciones, cuando se exponen al aire libre, es bastante protectora, y por eso se pensó que una película de oxido mas gruesa, producida artificialmente, mejoraría la protección. La oxidación anódica del aluminio se realiza empleando las piezas como anodo, y como electrolito, el acido oxalico, el acido crómico o el acido sulfúrico al 20 por ciento. Este es el procedimiento mas empleado, con el nombre de aluminita. La oxidación la realiza el oxigeno que se desprende en el anodo y que forma una película protectora de oxido de unos 0.02 mm. Después del tratamiento se cierran los poros que contiene la capa formada, por inmersión en agua hirviendo o en vapor de agua, lo que produce una expansión de la capa por transformarse parte del oxido en la forma hidratada. La oxidación anódica se aplica también para la formación de los denominados condensadores electrolíticos, utilizando como electrolitos acido bórico y boratos, que producen recubrimientos muydelgados y sin poros y de un gran poder aislante de la



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electricidad en uno de los sentidos. Por eso los condensadores electrolíticos solo se utilizan para corriente continua, pues si se invierte la polaridad, se destruye la capa de oxido. La oxidación química consiste en sumergir el metal o aleación en una solución acuosa de un cuerpo capaz de reaccionar sobre el metal formando una película muy delgada de oxido o de una sal compleja insoluble. Este procedimiento se aplica a las aleaciones de magnesio, empleando soluciones de bicromato alcalino en acido nítrico. La protección conseguida por oxidación química es inferior a la obtenida por oxidación anódica. Existen otros tratamientos para producir patinas, bronceados, etc., que tienen como fin producir una película de oxido por procedimientos empíricos que mejoran el aspecto del metal, pero tienen poca eficacia desde el punto de vista protector contra la oxidación.

4.2.3.

Recubrimiento por esmaltado.

Los esmaltes son esencialmente borosilicatos de calcio, de potasio y de plomo, que se aplican formando una papilla sobre el metal previamente desengrasado y decapado. Una vez secas se introducen las piezas en un horno donde se funde el esmalte formando una capa protectora vidriada. El esmaltado se utiliza mucho para utensilios de cocina caseros y para aparatos empleados en la industria química. Losesmaltes tienen el inconveniente de que no son elasticos y saltan con facilidad si se golpean.

4.2.4.
eficaz contra la corrosión.

Recubrimiento con pinturas.

Existen muchas clases de pinturas que proporcionan una protección mas o menos

Las pinturas al aceite no son anticorrosivas y solamente se les asigna, desde el punto de vista de protección contra la corrosión y la oxidación, una misión impermeabilizante, aparte del efecto decorativo.
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Normalmente deben aplicarse por lo menos dos capas, sobre una imprimación previa sobre el metal de un pigmento pasivador, como el minio o el cromato de cinc, que detienen la corrosión aun cuando se produzca algún poro en la capa de pintura que llegue hasta el metal base. Las capas de pintura al aceite evitan que el pigmento pasivador sea arrastrado por el agua de lluvia o alterado por la atmósfera viciada. De las pinturas al aceite, las fabricadas con pigmentos de oxido férrico (Fe2 O3), y precisamente con el denominado hierro oligisto micanio, son las que dan mejor resultado. Las pinturas a base de purpurinas formadas por aluminio o polvo de aluminio tienen propiedades impermeabilizantes superiores a las pinturas al aceite. También se emplean mucho actualmente pinturas de caucho clorado y poliestireno, que contienen polvo de cinc y que al secarse dan un acabado similar al galvanizado. Las pinturas cuya baseson los alquitranes procedentes de la destilación de la hulla, o los betunes naturales, se emplean también mucho para la protección, sobre todo, de tuberías enterradas. A las pinturas a base de alquitran conviene adicionarles cal para neutralizar su acidez. Todas las pinturas de esta clase tienen el inconveniente de que se cuartean si sufren grandes variaciones de temperatura, y ademas fluyen en tiempo caluroso y se hacen fragiles en tiempo frío. Toda aplicación de pintura de cualquier clase debe ir precedida de un desengrasado y decapado cuidadoso del metal para hacer desaparecer toda traza de oxido, orín o cascarilla.

4.2.5.

Recubrimientos con ceramicas.

Cuando se habla de materiales ceramicos, no se hace referencia solamente a la alfarería, ladrillos, tejas o la vajilla de nuestras casas. Los materiales ceramicos abarcan
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una serie de productos de gran utilidad en la industria: vidrios, cementos, ladrillos refractarios, sensores, Suelen definirse como unos materiales sólidos que no son metales ni polímeros, aunque pueden contener en sus estructuras elementos metalicos o poliméricos. Sus propiedades son muy variadas; existen materiales ceramicos blandos (yeso, talco) otros muy duros (cuarzo, carborundo). Las diversas aplicaciones de los materiales ceramicos derivan de esta variedad, siendo muy importantes sus capacidades de resistir elcalor y los ataques de los agentes químicos, presentando generalmente un inconveniente, su fragilidad. Los materiales ceramicos de mas utilidad industrial, teniendo en cuenta sobre todo su utilización en medios agresivos y por lo tanto sus características de materiales a utilizar como alternativa de los metales y polímeros sintéticos en la lucha contra la corrosión son: Gres.- aparatos para la industria química, revestimientos de tuberías, suelos industriales, revestimientos de bombas, ventiladores, etc. Ladrillos antiacidos.- combinados con membranas impermeables protegen térmica y mecanicamente substratos de acero u hormigón en ambientes corrosivos. Materiales refractarios.- se utilizan para altas temperaturas en hogares, camaras de combustión y zonas de reacción. Porcelana. Vidrio. Hormigón. Cemento.
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4.3. Protección por el empleo de inhibidores.
Un inhibidor es una sustancia que se añade, generalmente en proporción muy pequeña, a un medio corrosivo, para detener o disminuir la velocidad de la corrosión formando un compuesto protector insoluble sobre la superficie del metal, bien sea catódica o anódica. Los inhibidores se emplean mucho en el decapado acido, para disminuir la velocidad de ataque del metal a decapar sin interferir la eliminación de la capa de oxido. Existen dos clases de inhibidores: los anódicos y los catódicos.

4.3.1.

Inhibidoresanódicos.

Los inhibidores anódicos reaccionan sobre las partes anódicas del metal, formando un compuesto protector. Se emplean como inhibidores anódicos el carbonato sódico, el bicarbonato sódico, el fosfato sódico, el silicato sódico y el cromato sódico. También se emplea el bicromato potasico en la proporción de 0,2 por ciento. Los inhibidores anódicos producen una velocidad de corrosión pequeña, con alto potencial de electrodo.

4.3.2.

Inhibidores catódicos.

Los inhibidores catódicos forman compuestos protectores sobre el catodo, empleandose para este fin sulfato de magnesio, de níquel y de cinc. Los inhibidores catódicos se utilizan para evitar la corrosión del acero en aguas neutras. Existen otros inhibidores denominados de absorción, que son sustancias coloidales que se fijan sobre el metal. Entre estos pueden citarse la gelatina, el tanino, el agar-agar, etc.
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4.4. Protección por el empleo de pasivadores.
En algunos casos se forma una película en la superficie del metal que detiene la corrosión apenas iniciada. Se dice entonces que estos metales tienen pasividad natural contra la corrosión en el medio que ocurre esto. También puede conseguirse la pasividad tratando previamente el metal, y entonces se dice que la pasividad ha sido provocada por un pasivador. Un ejemplo de pasividad provocada es la que se obtiene sumergiendo una pieza deacero en acido nítrico concentrado, resultando así inatacable por el acido nítrico diluido, que sin esta pasivación lo ataca facilmente. No se conocen bien las causas de la pasivación, pero se atribuye, en general, o bien a la formación de películas gaseosas protectoras, generalmente de oxigeno e hidrogeno, o bien a la formación de películas sólidas, generalmente de óxidos, que protegen el metal, como ocurre con el aluminio, que posee pasividad natural. Los pasivadores mas empleados son el minio y el cromato de cinc, ambos muy usados como impregnadores de las piezas de acero antes de aplicar cualquier pintura sobre ellos. • MINIO.-

El minio es oxido de plomo (Pb3 O4), y es quiza el pigmento pasivador mas empleado. • CROMATO DE CINC.-

El cromato de cinc (Cr O4 Zn) transforma los iones ferrosos generados en el agua en férricos, produciendo una capa bastante insoluble, en el anodo, de bióxido férrico. La diferencia entre un pasivador como el minio, por ejemplo, y una pintura antioxidante, preparada a base de oxido férrico, es que si se hace una raya en la pintura que descubra el metal, resulta este atacado; pero si la raya se hace en una superficie recubierta con minio, no se produce en ella ninguna corrosión.
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4.5. Protección catódica.
La protección catódica consiste en incluir la pieza que se desea proteger en un circuito eléctrico con fuerzaelectromotriz exterior aplicada, o sin ella de manera que el metal haga de catodo (ver figura).

Protección catódica sin suministro de energía eléctrica exterior de una tubería de hierro por medio de un anodo de magnesio.

Este método se funda en el hecho comprobado de que si se sumergen dos metales de distinto potencial galvanico, por ejemplo, cinc y hierro, unidos o puestos en contacto en una solución salina, se produce una corriente eléctrica a través del electrolito, que va del metal anódico -en este caso el cinc- al catódico, que es el hierro, que neutraliza las acciones electroquímicas locales entre distintas zonas que habría en cualquiera de los metales de haberse aislado. En este caso particular, el hierro resulta protegido a costa de consumirse el cinc. Los anodos mas utilizados, cuando se aplica protección catódica sin suministro de energía eléctrica exterior, son de cinc, aluminio, magnesio o aleación rica en magnesio. El aluminio tiene el inconveniente de formar una capa de oxido que disminuye su acción protectora.



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Los cascos de los navíos se protegen contra la corrosión galvanica producida por la acción de las hélices de bronce colocando anodos de cinc o de magnesio en el casco, en las proximidades de la hélice. Si la resistencia del electrolito, o sea, del medio en que esta el metal (puede ser tierra húmeda, etc.) es demasiado grande yla corriente que circula entre los dos metales es demasiado débil para anular las corrientes locales, debe proveerse un suministro de corriente continua exterior para establecer una corriente eléctrica de intensidad adecuada. Naturalmente, este tipo de protección exige el sacrificio del metal que hace de anodo. Los anodos utilizados cuando se emplea la protección anódica con suministro de energía eléctrica exterior, pueden ser de hierro, generalmente tubos o chapas viejas, pues ya no es necesario que el metal protector tenga distinto potencial galvanico que el metal protegido. La fuente de energía eléctrica debe dar corriente continua, y generalmente se emplean rectificadores de corriente alterna o baterías de acumuladores. La densidad de corriente necesaria para obtener protección por cada metro cuadrado de superficie metalica, podra variar según el aislamiento de la pieza. Si las piezas, tuberías por ejemplo, tienen un buen recubrimiento protector, los gastos originados por la protección catódica se reduciran notablemente. Por esto, en general, solo se emplea la protección catódica con suministro de energía eléctrica en los puntos mas expuestos a la corrosión, que pueden determinarse midiendo la resistencia eléctrica del terreno. Todas las zonas de menor resistencia con respecto a las vecinas, son zonas de corrosión de intensidad apreciable. Únicamente se emplea la protección catódica con fuerza electromotriz exterior aplicada, para protección total de tuberías o juntas enterradas cuando estan muy bien revestidas, porqueentonces la densidad de corriente necesaria es muy pequeña.



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4.5.1.

Anodos de sacrificio.

Tanto de este sistema, como del sistema de protección por corrientes impresas se habla mas extensamente en el apartado 8.1 y 8.2 respectivamente de la 2ª parte de este trabajo. Se trata de unir la estructura a proteger a un metal mas electronegativo que actúa como anodo y se corroe. Ejemplos : La protección de las tuberías subterraneas de acero se lleva a cabo uniéndolas mediante un conductor a placas de Zn o Mg; en el caso de los navíos se protege de la acción perjudicial de la hélice (de latón y bronce) con electrodos de Zn o Mg (electrógenos), colocados en su proximidad (Fig. 1).

Fig. 1



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4.5.2.

Corrientes impresas.

Se hace circular una corriente continua, producida por un generador exterior, a través del medio corrosivo, entre un anodo muy resistente a la corrosión y la pieza que actúa de catodo. Los oleoductos y tuberías subterraneas se protegen por este procedimiento. Consiste en conectar el metal a proteger al polo negativo (catodo) de una fuente de alimentación de corriente continua, y el positivo al anodo (electrolito auxiliar, chatarra). La energía eléctricanecesaria para el proceso de protección es generada, en el caso de los barcos, a bordo del buque, extrayéndola de un generador. El problema es que se provoca un potencial altamente negativo en las zonas adyacentes al anodo, con lo cual se provoca la destrucción de los sistemas de pintura. Aunque habra que pintar, ya que de lo contrario, la demanda de corriente sería muy superior.

4.6. Protección por el empleo de metales autoprotectores.
Uno de los procedimientos mas sencillos para proteger las piezas contra la corrosión y la oxidación, es fabricarlas con metales autoprotectores, es decir, metales que tengan la suficiente resistencia contra la oxidación y corrosión que haga innecesaria la aplicación de ninguna protección adicional. Así el cromo, el níquel, el platino, el oro, el tantalo y el wolframio, entre otros, son muy resistentes a la oxidación y corrosión atmosférica y a la acción de muchos acidos. Pero su elevado precio impide su utilización salvo para aplicaciones científicas. Unicamente se emplea en gran escala el plomo para muchas aplicaciones anticorrosivas, entre ellas el revestimiento de las camaras de fabricación de acido sulfúrico.



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En cambio, se emplean mucho las aleaciones autoprotectoras, que son mas económicas y ademas tienen, en general, mejores características que los metales puros, para muchas aplicaciones. Las aleacionesanticorrosivas que mas se emplean son los aceros inoxidables y las aleaciones de níquel.

4.6.1. Aceros inoxidables.
Con el nombre genérico de aceros inoxidables se conoce una serie de aceros resistentes a la corrosión atmosférica, a los acidos y alcalis y también a la oxidación a temperaturas no muy elevadas. La inoxidabilidad de los aceros inoxidables es relativa. Aumenta la resistencia a ciertos tipos de corrosión, manteniendo la superficie lisa, limpia y brillante. Sometidos a otros ambientes corrosivos se comportan peor que algunos tipos de aceros ordinarios La solución para proteger de la oxidación y corrosión a los aceros consiste generalmente en incorporar a su composición cromo en la proporción suficiente, entre un 15-30 por ciento, para que forme en la superficie de la pieza una capa de oxido lo suficientemente compacta e impermeable que proteja el resto del metal de la oxidación y corrosión. A continuación se trata la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables: Necesitamos un ambiente oxidante para formar la película de oxido que parece ser la causa de la inoxidabilidad de estos aceros. Con un 11,5 por 100 de cromo, que es la mínima proporción contendida en estos aceros, la atmósfera normal es capaz de formar la película protectora. Aun cuando los aceros con 12 por 100 de cromo resisten el poder oxidante atmosférico con el tiempo acaban corroiendose si prestan servicio a la intemperie. A medida que aumenta el riesgo de corrosión por las condiciones en que deba trabajar el acero, es preciso aumentar la proporciónde cromo para favorecer así la formación de películas protectoras; sin embargo, la resistencia al ataque corrosivo no aumenta proporcionalmente al aumento de cromo. No obstante, a partir de cierto
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porcentaje podemos garantizar la formación de una película protectora que, en líneas generales, sera suficiente. La adición del 6 al 7 por ciento de níquel aumenta la resistencia a la corrosión. Un contenido en cromo de 18 por 100 es suficiente para preservar de la oxidación en las mas rigurosas condiciones atmosféricas. El acero normal 18-8 permite asegurar una duración de doce años. Los aceros inoxidables no son atacados por el acido nítrico y otros acidos oxidantes. Estos mismos aceros resisten mal la acción de otros acidos, tales como el clorhídrico o fluorhídrico, y son atacados por las sales de ellos (cloruros, fluoruros, bromuros y ioduros). En la industria se usan frecuentemente sustancias limpiadoras a base de cloruros, para mejorar el aspecto de los aceros inoxidables. Debe tomarse todo tipo de precauciones, porque 40 minutos es el tiempo límite de ataque. El acido sulfúrico marca la frontera entre unos y otros, ya que en algunas circunstancias es inofensivo y en otras ataca fuertemente. Tanto el efecto de los acidos como el de las sales varía con las condiciones de servicio y con la concentración del agente corrosivo, y por otra parte, depende deltipo de acero de que se trate. Para obtener la maxima resistencia a la corrosión en estos aceros, es recomendable mantenerlos limpios y pulidos, para preservar la superficie de sustancias extrañas que pueden albergarse en los pequeños poros superficiales. En el caso de aceros inoxidables templables, se logra la maxima resistencia a la corrosión una vez que hayan sido sometidos a tratamiento térmico. Todos estos aceros deben pasivarse. Los aceros inoxidables pueden ser: Martensíticos, ferríticos o austeníticos, conteniendo estos últimos níquel en bastante proporción para, contrapesando la acción del cromo, conseguir el estado austenítico a la temperatura ambiente. A veces contienen también los aceros inoxidables



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pequeñas cantidades de otros elementos, como wolframio, molibdeno, titanio, etc., cuya misión es aumentar la resistencia a la corrosión en ciertos casos particulares.

Los aceros martensíticos se denominan así por admitir el temple y quedar, por tanto, con estructura martensítica cuando estan bien templados. Contienen del 12 al 15 por ciento de cromo y del 0 al 2 por ciento de níquel, con porcentajes de carbono variables desde el 0,08 al 0,60 por ciento. Estos aceros resisten la corrosión de acidos débiles y la oxidación hasta temperaturas de 700º. Los aceros ferríticos conservan la estructura ferrítica a cualquier temperatura. Son tambiénaceros al cromo, conteniéndolo hasta en un 27 por ciento. Resisten mejor la corrosión que los acero martensíticos, y pueden calentarse sin oxidarse hasta 1150º Los aceros austeníticos se mantienen en estado austenítico a la temperatura ambiente, no transformandose la austenita, ni por calentamiento ni por enfriamiento rapido, en otros constituyentes. Son generalmente aceros al cromo-níquel, con porcentajes variables de estos dos elementos y porcentajes mas pequeños de otros, como molibdeno, silicio, wolframio, etc. Hay también aceros que resisten la corrosión mejor que el acero ordinario y que pudieran calificarse de simi-inoxidables, como son los acero al cobre, al níquel-cobre y también los de baja aleación de cromo (del 2 al 6 por ciento), y que se emplean mucho en la industria del petróleo (se habla de todos ellos en el punto siguiente). • Los aceros inoxidables pertenecen a tres grupos principales: los aceros al cromo, aceros al cromo-níquel y aceros al níquel. a) Aceros al cromo.- el elemento aleado que mas influye en la resistencia a la corrosión y oxidación de los aceros es el cromo, atribuyéndose su influencia en este
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sentido a la formación de una capa de oxido de cromo muy fina que protege el interior de la pieza e impide que prospere la corrosión y la oxidación. Los aceros con una composición del 12 al 15 por ciento de cromo, y martensíticosdespués del temple al aire, impiden totalmente la corrosión en ambiente húmedo. Se utilizan para cuchillería, alabes de turbinas, ejes de bomba, etc. El temple y revenido les da la maxima inoxidabilidad y, al mismo tiempo, un excelente limite elastico. Resisten sin oxidarse temperaturas de 750º. Los aceros de menos del 0,12 por ciento de carbono y 15 al 30 por ciento de cromo son ferríticos y no adquieren, por tanto, temple. Se utilizan en la industria alimenticia y en la del acido nítrico. Resisten sin oxidarse temperaturas de 850º a 1050º, según el contenido en cromo. b) Aceros al cromo-níquel austeníticos.- La aleación de níquel mejora aun mas la resistencia a la corrosión de los aceros al cromo, creyéndose que esto se debe a que favorece la formación y da mas estabilidad a la capa superficial del oxido. El acero 18-8 (18 por ciento de cromo y 8 por ciento de níquel) es el mas utilizado, aunque se emplean también los de 12-12 y 25-20. El cromo le da la inoxidabilidad, y el níquel tiene por objeto obtener un estado austenítico homogéneo a la temperatura ambiente, en cuyo estado presenta el acero una resistencia química a la corrosión, muy elevada para numerosos reactivos. En particular resiste indefinidamente a la acción del agua del mar. Resisten también los aceros al cromo-níquel austeníticos temperaturas de 950º a 1150º. Un grave inconveniente de los aceros inoxidables 18-8 con el 0,10 por ciento de carbono, es que estan en el límite de la austenita estable. Cuando se calientan entre 500º y 850º, particularmente cuando sequiere soldar, se deposita carburo de cromo en el contorno de los granos. El carbono y el cromo necesarios para la formación de una partícula de carburo provienen de las partes adyacentes de la austenita que quedan empobrecidas de cromo, y si este contenido queda inferior al 12 por ciento, puede sufrir corrosión intergranular.



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Para remediar este inconveniente puede recurrirse a tres procedimientos: • Disminuir la proporción de carbono del acero hasta un 0,02 por ciento, con cuyo contenido de acero 18-8 es insensible a la corrosión intergranular. • Incorporar titanio o niobio, que son elementos muy avidos de carbono, con el que forman carburos y dificultan la formación de carburo de cromo. • Elevar el contenido de cromo y disminuir el de níquel para obtener una estructura mixta de austenita y ferrita. c) Aceros al níquel.- los aceros con un 25 a un 35 por ciento de níquel y un 2 por ciento de cromo resisten mejor que los anteriores, a base de cromo y cromo-níquel, la acción del acido clorhídrico y sulfúrico.

Nota.- Se ha de aclarar que no existe ningún acero totalmente resistente a todos los agentes corrosivos. Para cada clase de corrosión, hay un tipo de acero que mejor la resiste, que es el que debe de ser empleado. También tiene mucha importancia la estructura del material. Así, por ejemplo, si el cromo esta en forma de carburo, no solamente nofavorece la resistencia a la corrosión del acero, sino que puede ser causa de que se inicie la corrosión de los aceros por las zonas carburadas.

4.6.1.1. Soldadura de aceros inoxidables.
Para unir entre sí aceros inoxidables o bien para unirlos a algún otro material, se pueden emplear distintos tipos de soldadura, incluso la soldadura fuerte con latón o la soldadura con estaño. Antiguamente el procedimiento mas utilizado para soldar aceros inoxidables era la soldadura al arco, hoy día este procedimiento se ha perfeccionado protegiendo la soldadura con atmósfera inerte. Las particulares características de resistividad de los aceros inoxidables hacen de él un material muy adecuado para la soldadura por resistencia.



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Los aceros al cromo-níquel son los que mejor admiten la soldadura, pero son también los mas propensos a la sensitización. Los aceros de tipo ferrítico estan sujetos al riesgo de crecimiento de grano cuando se les calienta fuertemente; por esta razón no deben emplearse en aquellos casos en que sea preciso soldar, salvo que sus restantes características los hagan imprescindibles. Esto mismo ocurre con los de tipo martensítico. También se utiliza la soldadura con plata para unir aceros inoxidables, pero la gran cantidad de calor que hay que aportar hace que este sistema sea prohibitivo cuando se trate de aceros templables al cromo y puedecausar un regruesamiento del grano en los aceros de tipo martensítico. Cuando se suelden por este procedimiento aceros austeníticos, debe realizarse la operación tan rapidamente como sea posible, a no ser que se trate de un acero estabilizado. También se utiliza mucho en los aceros inoxidables la soldadura suave.

4.6.2.

Otras aleaciones autoprotectoras.

Se emplean también aleaciones autoprotectoras a base de níquel, cobre y aluminio, de las cuales las mas importantes son: Inconel (80 por ciento de níquel, 14 por ciento de cromo, 6 por ciento de hierro), que se utiliza mucho en la industria lechera; el Hastelloy B (62 por ciento de níquel, 30 por ciento de molibdeno y 5 por ciento de hierro), que resiste muy bien el acido clorhídrico; el metal Monel (67 por ciento de níquel, 30 por ciento de cobre, 1,4 por ciento de hierro, 1 por ciento de Mn y 0,15 por ciento de carbono); los cuproaluminios (del 6 al 12 por ciento de aluminio), muy utilizados en tubos de condensadores, monedas, etc. Ademas hay otros materiales férricos que resisten la corrosión atmosférica, y que se emplean en construcciones metalicas que deben permanecer a la intemperie, para las que el precio hace prohibitivo el empleo de los aceros inoxidables. En primer lugar, puede citarse como “material semi-inoxidable” el hierro Armco, cuya composición es 0,012 por ciento de C, 0,017 por ciento de Mn, 0,005 por ciento de P y 0,025 por ciento de Si.



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ANALISIS DEL FENOMENO DE LA CORROSION ENMATERIALES DE USO TECNICO: METALES. PROCEDIMIENTOS DE PROTECCION.

Los denominados hierros o aceros al cobre que se emplean en la construcción de puentes metalicos. Una composición muy utilizada es la siguiente: 0,15 por ciento de C, 0,60 por ciento de Mn, 0,40 por ciento de Cu, 0,025 por ciento de S y 0,018 por ciento de P. También pueden considerarse como semi-inoxidables los aceros al 5 por ciento de cromo, empleados en la construcción de tuberías para la industria del petróleo y cuya resistencia a los gases sulfurosos es mas de cinco veces mayor que la del acero ordinario. La composición media de estos aceros es: 0,05-0,25 por ciento de C, 0,50 por ciento de Mn, 0,5 por ciento de Si, 4-6 por ciento de Cr. A veces llevan pequeños porcentajes de W, Mo, Al, Cu, etc., inferiores siempre al 1 por ciento.

4.6.3. Aceros refractarios.
Bajo la denominación de aceros refractarios se conocen una serie de materiales que resisten sin oxidarse y conservan buena resistencia mecanica a elevadas temperaturas. De los aceros que hemos citado como inoxidables en los parrafos precedentes, los mas resistentes a la oxidación son el acero ferrítico al 27 por ciento de cromo y los austeníticos cromo-níquel de 25-20 y 25-12. Todos se conservan sin formar cantidad apreciable de cascarilla hasta los 1000º. Sin embargo, no basta con no oxidarse, sino que es, ademas, necesario que conserven buena resistencia a temperaturas elevadas. La resistencia de los aceros disminuye mucho en caliente, sobre todo a partir de los 450º. Se han realizado ensayos paradeterminar la carga maxima que pueden resistir los aceros a 500º, y ademas las carga que pueden resistir a esa temperatura sin que se rompan en el plazo de mil horas, siendo esta carga muy inferior a la primera. Los aceros mas resistentes a elevadas temperaturas son los austeníticos.
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cromo-níquel




Resumiendo lo expuesto, se pueden recomendar para la fabricación de piezas que deben resistir a elevadas temperaturas, las siguientes clases de aceros: • • • • Aceros inoxidables férricos al 27 por ciento de cromo.- acero 25-20 y el acero 18-8 cromo-níquel clasico. Aceros inoxidables austeníticos.- con molibdeno Aleaciones férricas para resistencia eléctrica.- aleaciones de hierro-cromoaluminio. Aleaciones especiales para turbinas de gas.- aleaciones de níquel hasta del 40 al 80 por ciento (Inconest, Hastellov), o bien aleaciones de cobalto del 50 al 70 por ciento (aleaciones Haynes).

5. PROPAGACION DE LA CORROSION.
Según tenga lugar el ataque corrosivo, se puede clasificar en corrosión uniforme, corrosión localizada, o corrosión combinada. A menudo la corrosión del metal atañe a toda la superficie, como cuando el hierro permanece expuesto sin protección alguna a la acción de los agentes atmosféricos: ataque generalizado mas o menos uniforme.

Ejemplos de corrosión generalizada y localizada. A: las areas sombreadas muestran el metal afectado por lacorrosión y las areas en blanco el metal sin afectar. B: perfiles de ataque en cada caso.
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Otro tipo de ataque, también frecuente, es el que actúa exclusivamente sobre determinadas areas de la superficie, y que puede conducir al fallo prematuro de una pieza o estructura sin afectar apenas al resto (la mayor parte) de la superficie metalica; el ataque localizado tiende a profundizar mucho mas rapidamente que la corrosión generalizada, pudiendo ser en extremo peligroso.

5.1.

Corrosión localizada

Es aquella que tiene lugar en zonas determinadas del metal, repartidas desigualmente, y progresando de modo irregular. El metal queda picado, terminando en general por quedar con grandes rugosidades en su superficie. En este caso, la capacidad de deformación del metal disminuye mas rapidamente de lo que podía esperarse por la pérdida de masa. Ejemplo de este tipo de corrosión es el del agua del mar sobre el hierro.

La morfología y el mecanismo del ataque localizado presenta multitud de modalidades con arreglo a las circunstancias. Tanto en la aparición y desarrollo del fenómeno como en la distribución de las areas afectadas ejercen un papel de primer orden las desigualdades de composición química, de estado electroquímico y geométricas. En general, cabe distinguir entre ataque localizado como resultado de la acción de factores macroscópicos y ataque localizadosobre superficies aparentemente homogéneas.
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Corrosión localizada debida a discontinuidades en capas protectoras. El ataque del metal (representado por las flechas a trazos) se intensifica al ser la capa conductora, ya que esta proporciona una gran superficie para la reacción catódica (representada por las flechas continuas). Por otra parte, una capa aislante obliga a que tanto la reacción anódica como la catódica tengan que realizarse sobre la pequeña area desnuda.

Un factor macroscópico es, por ejemplo, cualquier falta de continuidad en las capas (de pintura, esmalte vítreo o cascarilla de laminación) sobre las superficies metalicas. Si la capa es conductora ella puede servir de electrodo para el proceso de reducción de oxigeno, que se encuentra así facilitado por la gran superficie catódica; paralelamente, se intensifica el ataque anódico del area desnuda, mucho mas pequeña. Si el revestimiento es aislante, las dos reacciones, catódica y anódica, tienen que verificarse necesariamente sobre el area descubierta, lo que supone una polarización mucho mayor del proceso catódico y, por tanto, un ataque menos grave.



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Dentro de este grupo se puede distinguir entre: • • • • • •• • Corrosión intergranular Corrosión por picaduras Corrosión selectiva Corrosión por grietas Corrosión por esfuerzos Corrosión por fatiga Corrosión por daño de hidrogeno Corrosión por cavitación

5.5.1. Corrosión intergranular.
Se define como un deterioro por corrosión localizada y/o adyacente a los límites de granos por los que esta compuesta una aleación. Es un tipo de corrosión que afecta a la unión de los granos de los constituyentes de los metales, debilitando la resistencia del conjunto de tal manera que a veces se rompen las piezas al menor esfuerzo, sin que exteriormente se observe ninguna alteración de la superficie. El ataque se localiza y progresa entre los bordes de los granos (las impurezas los hacen anódicos con relación a los mismos granos, que son catódicos) y se pierde la cohesión entre ellos. El ataque esta motivado por el funcionamiento de micropilas galvanicas entre el material del mismo borde y el del interior del grano. La cantidad de metal corroído suele ser extremadamente pequeña. En cambio, la perdida de resistencia mecanica es considerable a consecuencia de las múltiples grietas que dañan el metal. Es el tipo de corrosión mas peligrosa. En algunos casos el metal se desintegra completamente sin que su aspecto exterior se altere ni haya pérdidas aparentes de peso.



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La corrosión intergranular o ataque intergranular es uno delos problemas mas comunes en las aleaciones. Se presenta en las aleaciones de Ni expuestas a la acción de SO2 caliente, en los aceros 18-8, a temperaturas elevadas, por precipitación del C en los bordes de los granos, y en los aceros al carbono por la acción del H2.

La susceptibilidad al ataque intergranular depende mucho de las aleaciones y del tratamiento térmico a que han estado sometidas, siendo de temer en aleaciones donde se produce una precipitación de segundas fases en los bordes de grano. Este ataque se presenta en piezas que han sido calentadas y soldadas durante su fabricación, y del cual no se sospecha, a menudo, hasta que aparece el fallo. Las causas mas importantes de la corrosión intergranular son la presencia de impurezas en los límites de los granos y el enriquecimiento de uno de los elementos aleados.

5.1.2. Corrosión por picaduras.
Ciertos metales y aleaciones (aluminio, acero inoxidable, etc.), que deben su estabilidad a delgadas películas pasivadoras de oxido, son los mas propensos a desarrollar picaduras. Estas se originan en las imperfecciones superficiales y en los lugares expuestos a daño mecanico, bajo condiciones en que la película es incapaz de regenerarse. Son especialmente susceptibles a este tipo de corrosión las zonas mal aireadas, por ejemplo, bajo depósitos o sedimentos y dentro de resquicios.
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Se entiende porpicadura una cavidad o agujero con el diametro de la superficie igual o menor que su profundidad. Las picaduras, que pueden ser superficiales o muy profundas, comienzan a formarse en aquellas zonas del metal en las que se produce un aumento local de las velocidades de corrosión. Las picaduras constituyen una forma muy insidiosa de corrosión, a pesar de que la cantidad de metal atacado es pequeña, el perjuicio puede ser grande, en particular cuando el metal esta destinado a contener fluidos (tubos de intercambiadores, tuberías enterradas, recipientes de la industria química, etc.), ya que existe el riesgo de una rapida perforación. Una de las primeras cuestiones planteadas es donde se originan las picaduras y que elementos o defectos en la superficie proporcionan los lugares para su iniciación. A veces la predisposición es mayor en los bordes de grano y de macla. Se ha sugerido cierta relación entre puntos de emergencia de dislocaciones (defectos lineales en la estructura cristalina) y formación de picaduras. Otras veces parece estar comprobada la intervención de microheterogeneidades de naturaleza química, tales como inclusiones de óxidos, sulfuros y compuestos diversos, y partículas metalicas y no metalicas contaminando la superficie, así como de microheterogeneidades de índole geométrica, tales como rayas y señales dejadas por acciones mecanicas. Son particularmente temibles desde el punto de vista del desarrollo de picaduras las soluciones que contienen iones cloruro, aunque el fenómeno se manifiesta también en presencia de ionesbromuro, hipoclorito y otros. Muchos de los medios que las producen son casi neutros. La picadura compone una pila local en la que la corriente fluye a través del electrolito desde la región anódica (fondo de la picadura) a la región catódica colindante. Como el area anódica central es pequeña, la densidad de corriente es elevada, lo que explica las altas velocidades de penetración observadas. Es muy peligrosa, difícil de prevenir y afecta a la capacidad de deformación del metal. Ejemplo: Fe o Al atacados por agua del mar.



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5.1.3. Corrosión selectiva.
Se presenta en las soluciones sólidas y se caracteriza porque solo se disuelve un constituyente de la aleación. El ejemplo clasico es la descincificación de los latones, en los que la disolución del cinc disminuye notablemente la resistencia mecanica del metal. Desde hace tiempo se conoce el fenómeno de la descincificación, o separación del cinc del latón frente a soluciones acuosas, particularmente el agua de mar. El cinc se disuelve y el cobre permanece en la aleación en forma de masa porosa, de consistencia casi nula, por lo que la estructura metalica falla a la mas ligera solicitación necesaria. Se han postulado dos mecanismos basicos para explicar la descincificación: 1) que se produzca una disolución selectiva del cinc que deje un residuo de cobre poroso y 2) que ocurra una disolución simultaneadel cinc y cobre con deposito posterior de este elemento sobre el latón. En cualquier caso el resultado es una masa de cobre porosa que conserva esencialmente la misma forma geométrica que la aleación de origen. Pequeñas adiciones de As, Sb o P a los latones alfa, en cantidades que no llegan a la décima por ciento, actúan inhibiendo su descincificación. En cambio, no se conoce ningún método totalmente seguro para evitarla en los latones alfa-beta de mayor contenido en Zn. Procesos de corrosión analogos a la descincificación, en los que se produce la disolución selectiva de uno de los constituyentes y la formación de un residuo poroso que conserva la forma original de la pieza metalica, se dan también en otras aleaciones, por ejemplo, de base cobre conteniendo aluminio.

5.1.4. Corrosión por grietas.
Es un tipo de ataque localizado intenso que frecuentemente ocurre dentro de pequeñas grietas y zonas ocultas del metal expuesto a ambientes corrosivos. Este tipo de corrosión esta fuertemente asociado a la presencia de pequeños volúmenes de soluciones



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estancadas en orificios y juntas en la superficie de juntas de solape y grietas existentes por ejemplo, bajo tornillos y tuercas.

5.1.5. Corrosión por esfuerzos.
Esta forma de corrosión ocurre en materiales y/o aleaciones sometidos a esfuerzos de tensión y expuestos a determinados ambientes. Estetipo de ataque da lugar a grietas que provocan la rotura del metal. Generalmente se originan perpendiculares al esfuerzo aplicado. En el proceso de corrosión por esfuerzos se distinguen claramente dos etapas: la formación de la grieta, denominado periodo inicial, y la propagación de dicha grieta.

5.1.6.

Corrosión por fatiga.

Ocurre bajo esfuerzos cíclicos en determinadas condiciones ambientales, dando como resultado grietas que se propagan desde la superficie en dirección perpendicular al esfuerzo. Ademas del ambiente corrosivo al que este expuesto el material, la frecuencia de los esfuerzos cíclicos influyen directamente en la corrosión por fatiga.

5.1.7.

Corrosión por daño de hidrogeno.

Es causada por la difusión del hidrogeno en el metal o aleación, según la reacción: Este fenómeno provoca roturas que se propagan por la superficie del metal.

2 H + + 2 e- → H 2



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5.1.8.

Corrosión por cavitación.

Tiene lugar donde la velocidad es tan elevada que la presión en la corriente del flujo es suficiente para formar burbujas de vapor de agua, que colisionan con la superficie del metal. Este choque da lugar a un ataque en forma de picaduras sobre la superficie del metal.

5.2. Corrosión uniforme.
El metal adelgaza uniformemente como, por ejemplo, cuando se ataca una plancha de cobre con acido nítrico. La resistencia mecanica decreceproporcionalmente a la disminución de espesor. Se caracteriza porque el espesor de la zona afectada es el mismo en toda la superficie del metal. La resistencia de las piezas disminuye en función del espesor de la capa atacada y es posible determinar su vida en servicio por simple medida del mismo. Con este objeto se mide la velocidad de ataque, unas veces en gramos / metro cuadrado / día y otras en milímetros / año. Es facil convertir una en otra conociendo la densidad del metal corroído. Las normas DIN establecen una clasificación en resistentes (con reducciones inferiores a 0,1 mm/año), suficientemente resistentes (reducciones comprendidas entre 0,1 y 1 mm/año) y poco resistentes (reducciones superiores a 1 mm/año).



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Para que se dé este tipo de corrosión, el ambiente corrosivo debe tener acceso a todas las partes de la superficie del metal y dicho metal deber ser por sí mismo, metalúrgica y composicionalmente uniforme. La corrosión atmosférica es, probablemente, el ejemplo mas claro de corrosión uniforme.

5.2.1.
expresión:

Ley de Faraday.

Faraday expresó la perdida de material metalico (m) por medio de la siguiente

m =
Donde:

I×t × M n× F
F = 96.540 Cul. n = valencia electroquímica del metal.

m = velocidad de perdida en gr/m²/día. I = densidad de corriente en A/m². t = tiempo en segundos. M = masa perdida en gr.

5.3.Corrosión combinada.
En la practica, casi siempre se presentan juntos ambos tipos de corrosión, la corrosión uniforme y la corrosión localizada, si bien predomina alguno de ellos.

6. CINETICA DE CORROSION.
En este sentido hay que tener en cuenta dos factores: la tendencia del metal a oxidarse y, una vez comenzada la capa de oxido, su velocidad de crecimiento.



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6.1.

Oxidación.

La oxidación directa, sin intervención del calor, se produce en casi todos los metales debido a dos causas: a la acción del oxigeno en estado atómico, que siempre existe en la atmósfera, y a la menor estabilidad de los atomos superficiales de los metales, que estan enlazados menos enérgicamente que los del interior. Pero esta acción es muy débil, pues la película finísima del oxido que se forma en la superficie, que a veces no tiene mas espesor que el de una molécula, impide el contacto del resto de la masa metalica con el oxigeno atmosférico y, por tanto, no progresa la oxidación. Ahora bien, si la temperatura se eleva, la oxidación puede progresar por un fenómeno de doble difusión. De una parte, los atomos de oxigeno exteriores pasan a través de la capa de oxido y atacan el interior del metal, y de otra, los atomos del metal se difunden a través de la capa de oxido y son atacados al llegar a la superficie. La película de oxido, por tanto, aumenta por sus dos caras, laexterior y la interior. A medida que aumenta el espesor de la película aumenta también la dificultad de difusión, hasta que al llegar a un determinado grueso se detiene y, por tanto, cesa también la oxidación. El espesor de oxido necesario para que produzca una acción protectora depende de la naturaleza del metal y varía mucho según estos. Pero como a medida que se eleva la temperatura no solo se facilita la reacción del oxigeno con el metal, sino que aumenta la permeabilidad de la película de oxido, el espesor de la película de oxido necesario para detener la oxidación dependera no solo del metal, sino también de la temperatura a que se encuentre. A la vista de los expuesto, parece que la oxidación se habría de detener siempre al alcanzar la capa de oxido un espesor critico protector, perfectamente determinado para cada temperatura. Pero no sucede así, pues por la diferencia entre los coeficientes de
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dilatación de la capa de oxido y el resto del metal, acaba aquella por agrietarse, y por las grietas progresa la oxidación. E incluso cuando la capa alcanza un cierto espesor, llega a desprenderse en forma de cascarilla, quedando el metal nuevamente expuesto a toda la intensidad de la oxidación. Resumiendo lo expuesto, no existe ningún metal que resista la oxidación a todas las temperaturas. Pero puede afirmarse que todos los metales resisten la oxidaciónhasta una cierta temperatura, por debajo de la cual las películas de oxido que se producen son suficientemente impermeables para impedir la difusión a la temperatura en que se hallen y lo suficientemente finas para mantenerse adheridas al metal sin fisuras.

6.2.

El oxido como protector del metal.

Los principales factores de que dependera si el oxido va a proteger el metal son:

-

El porcentaje de volumen de oxido respecto al metal debe ser un valor cercano a la unidad (1%) (índice PB).

-

La película de oxido que se forma debe tener buena adherencia. El punto de fusión del oxido debe ser alto. La película de oxido que se forma debe tener una baja presión de vapor. La película de oxido debe tener un coeficiente de expansión parecido al del metal.

-

La película de oxido debe tener una plasticidad alta a alta temperatura. La película de oxido debe tener un valor bajo de conductividad.



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Índice P.B. (Pilling-Bedworth) El calculo del porcentaje en volumen de oxido respecto del metal es el primer paso

para saber si el oxido es protector.

Indice PB =

Vol. de oxido producido por oxidacion del metal Vol. de metal consumido por la oxidacion del metal

-

Si PB > 1 el oxido sera compacto, sera buen protector, pero no debe ser demasiado grande (Fe2 O3).

-

Si PB < 1 el oxido sera poroso, poco protector (Na). Si PB = 1el oxido sera un perfecto protector.

* Siempre atendiendo a los demas factores antes mencionados.



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Ejemplo: Calculo del índice PB. Determinar el PB para la oxidación del aluminio.

Datos :

masa Al = 100 g densidad Al = 2,70 g/cm 3 densidad Al2 O3 = 3,70 g/cm 3 P.atomico Al = 27 P. atomico Al2 O3 = 102

Al + O 2 → Al2 O3 Ecuacion ajustada 4 Al + 3 O 2 → 2 Al2 O3 • Vol. metal Vol. Al = m = 100 g = 37cm3 3 2,70 g / cm

ρ

• Vol. oxido

4 moles(Al) 27 g/mol ↔ 2moles(oxido) 102 g/mol 100g (Al) ↔ x g (oxido) x = 189 gr (oxido) Vol. = m

ρ

=

189 gr = 51,1cm3 3 3,70 gr / cm

• PB 51,1 cm3 = 1,38 37 cm3

PB =



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6.3.

Velocidad de oxidación.

La velocidad se expresa por medio de ganancia en peso por unidad de area (W). En condiciones isotérmicas y bajo presión de oxigeno constante, W = f(t), donde W puede representar: el aumento de peso, espesor de la película o el volumen de oxigeno consumido durante la reacción. La capa de oxido formada influye sobre la oxidación posterior, según su naturaleza. La velocidad de crecimiento da origen a las siguientes leyes: • Ley lineal;

W = KL· t
La siguen los metales ligeros, alcalinos, alcalinoterreos y de lastierras raras, donde el volumen del oxido es inferior al del metal; por tanto, la relación del volumen especifico del oxido al del metal es inferior a uno. La capa de oxido es discontinua y el oxigeno puede atravesarla y atacar directamente al metal. • Ley parabólica;

W 2 = K p ·t + C
La siguen los metales Fe, Ni, Co, Cu, donde el volumen especifico del oxido es superior al del metal y su razón es superior a uno. La capa de oxido es continua y su crecimiento tiene lugar por difusión del oxido y del metal. • Ley logarítmica;

W = K Log · log (C·t + A)
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Parece ser que el crecimiento de la capa de oxido tiene lugar por difusión intersticial del metal a través de hinchazones microscópicos en la misma debidos, probablemente, a imperfecciones en el metal, por causas mecanicas. Hasta ahora solo se ha observado en el cinc. Se oxida muy rapidamente al principio, aunque luego baja y se convierte en un buen protector. • Con asintota horizontal;

Se presenta en los metales que forman una capa de oxido compacta, que impide la difusión tanto del oxigeno, como del metal; tal es el caso del Al, Cr, Si.

7.

ENSAYOS DE CORROSION.

7.1.

Ensayos de corrosión.

En ellos hay que tener en cuenta el medio, por un lado, y el metal, por el otro. El caso ideal sería realizar los ensayos cuando los metales estan en servicio; pero este modo de operar es muydifícil, por lo irregular de las circunstancias para el control. Por ello existen otras dos formas: creando en el laboratorio condiciones semejantes a las del ambiente o realizando los ensayos en este. En ambos casos, que son los mas usados, se opera con probetas cuya preparación ha de ser muy cuidadosa. Como la velocidad de corrosión es, en general, variable, se requiere controlarlas periódicamente y tener en cuenta para ello los factores mas característicos. Adoptar la medida en las variaciones de uno solo de ellos, por ejemplo, la pérdida de peso, para la marcha de la corrosión, conduciría inevitablemente a errores. Para conocer el comportamiento de los metales sometidos a la acción de agentes corrosivos se practican corrientemente los ensayos siguientes:



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1) Inmersiones alternadas en agua de mar artificial (30 gr de sal común pura “Cl Na” por litro de agua, a una temperatura de 35º C.) 2) Inmersión parcial continua en agua de mar artificial. 3) Pulverización, durante veinticuatro horas, de niebla salina de agua de mar artificial. 4) Inmersión en agua salada con anodo de carbón y como catodo la pieza a ensayar. En todos estos casos se puede valorar el empañado de la superficie (disminución del poder reflector), la reducción de las propiedades físicas y mecanicas, el volumen de gas desprendido, el calor desprendido en un tiempo por centímetro cuadrado desuperficie de la muestra. Para medir la corrosión producida por sustancias acidas se puede utilizar la siguiente norma de la Marina Francesa: Se toma una probeta cilíndrica de 55,74 mm de diametro y 3mm de espesor, perforada en su centro con un agujero de 10 mm de diametro. A partir de los 20 mm de diametro se hace un bisel regular hasta obtener un espesor de 1 mm en la superficie. Después de un decapado en agua regia hasta la aparición de la estructura cristalina, se sumerge la probeta, durante cinco minutos, en solución de S O4 H2 al 30 por ciento, a una temperatura de 500º C. Se lava y se coloca a continuación en posición inclinada, en un depósito de 200 centímetros cúbicos de la misma solución de S O4 H2, durante cuarenta y ocho horas, a una temperatura constante de 18 º C. Se retira la probeta y se valora la cantidad de sulfato ferroso formado por medio de permanganato potasico y se expresa el resultado medio de dos ensayos consecutivos en miligramos de hierro disuelto en 24 h/centímetro cuadrado de la superficie libre de la probeta, que es de 50 centímetros cuadrados.



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7.2.

Realización de los ensayos.

Comprende las siguientes fases: 1) Preparación de las probetas.-

Requiere operar con mucho esmero, pues hay que evitar la posible contaminación con algún agente corrosivo ajeno al medio en estudio. El desengrase ha de ser lo mas perfectoposible, excepto en los casos en que se requiera estudiar la influencia de la grasa en el ataque corrosivo. Para conseguirlo se someten las probetas a la acción de los vapores de disolventes apropiados (benceno, acetona o alcohol) en un aparato para la destilación a reflujo, convenientemente adaptado para este fin. Después de esta operación no deben tocarse las probetas directamente con las manos. 2) Inmersión.-

Puede ser total, parcial o intermitente. Cuando la inmersión es total en el gas o liquido que forma el ambiente corrosivo, hay que procurar, sobre todo si se trata de liquido, que haya suficiente afluencia de aire y oxigeno y, en todo caso, que este regulada para que todas las probetas lo reciban uniformemente. Para ello suele normalizarse el area de la intercara gas/liquido y la distancia, a ella, de la probeta. En la inmersión parcial los soportes de la probeta permanecen fuera del medio corrosivo, sirviendo de contraste la parte externa frente a la interna. La inmersión intermitente se aplica para ensayos rapidos de corrosión por soluciones acuosas. Al extraer periódicamente del líquido la probeta, se consigue tener constantemente una tenue capa de líquido en contacto con el metal y con una renovación casi constante del aire y oxigeno. A veces se secan las probetas por calor radiante, previamente a cada nueva inmersión.
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3)

Aspersión.-Puede realizarse de modo intermitente o continuo, siendo el primer sistema el que mas se ajusta a la realidad. Consiste en humedecer la probeta con el líquido en estudio, bien a mano o automaticamente. Unas veces se seca la probeta antes de cada aspersión y otras no. 4) Atmósferas húmedas.-

Existen aparatos que permiten producir estas atmósferas a voluntad en cabinas especiales, sobre todo cuando se desea estudiar la corrosión en las zonas tropicales o en regiones en que, por el tipo de industria preponderante, se dan condiciones analogas. En la actualidad se dispone de sistemas productores de climas artificiales que, automaticamente, reproducen las condiciones específicas deseadas. 5) Pruebas de fatiga.-

Se utilizan cuando se requiere estudiar los efectos corrosivos que producen los esfuerzos que actúan sobre un material en servicio, durante un cierto número de ciclos en funcionamiento. 6) Preparación de agentes corrosivos.-

Para ensayos de laboratorio se usan: agua de mar natural, agua de mar sintética, disolución de NaCl al 3%, solución de NaCl-H2O2 (para aleaciones de aluminio, disolución de NaCl-HCl (aleaciones de aluminio), disolución de H2SO4 para inmersión intermitente (simulando atmósferas urbanas o industriales).

7.3.

Valoración de los ensayos.

No existen normas fijas de tipo general, pues al existir tantos tipos de corrosión los resultados han de obtenerse específicamente para cada uno. Hay, sin embargo, métodos generales que reseñaremos.
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Examen macro y microscópico.- Es muy útil para examinar las modificaciones estructurales en la superficie, sobre todo si se hace comparando con otra probeta como referencia. Métodos gravimétricos y gasométricos.- En el primero se mide la ganancia o perdida en peso de la probeta (en este último caso una vez que se han eliminado totalmente los productos de corrosión) mientras que en el segundo es la cantidad de hidrogeno desprendido u oxigeno absorbido lo que se tomó como índice. Estos métodos se complementan con el examen de los productos de corrosión, la profundidad de ataque, perdida de propiedades mecanicas, físicas y aspecto general.



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ANEXO I: GLOSARIO DE TERMINOS

A Acción local.- corrosión debida a la acción de pilas locales; por ejemplo, pilas galvanicas originadas por hetereogeneidades entre dos zonas adyacentes de una superficie metalica; expuesta a la acción de un electrolito. Acero estabilizado.- usualmente se refiere a un acero inoxidable aleado con un elemento formador de carburo (como Cb, Ti o Ta) que le hace menos susceptible o insensible a la precipitación de carburos. Activo.- estado en el que los metales tienden a corroerse (termino opuesto a pasivo). Activo, metal.- metal en disposición de corroerse o que se estacorroyendo. Activo, potencial.- el potencial de un metal que se esta corroyendo. Acuoso.- relativo al agua; una solución acuosa es una solución que contiene agua. Aditivo.- sustancia que se añade en pequeñas proporciones, usualmente a los fluidos, con una finalidad determinada; por ejemplo, reducir la fricción, la corrosión, etc. Agrietamiento (Cracking).- rotura de un metal en forma fragil a lo largo de una trayectoria simple o ramificada. Agrietamiento (Crazing).- formación de una red de grietas superficiales finas. Agrietamiento por corrosión con tensiones.- agrietamiento que se produce a causa de la corrosión bajo tensiones.
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Agrietamiento por tensiones en presencia de sulfuro.- agrietamiento por corrosión bajo tensiones en un medio que contenga sulfuro de hidrogeno. Aireación, pila de.- pila de concentración de oxigeno: pila electrolítica resultante de la diferencia de oxigeno disuelto en dos puntos. Aireación diferencial, pila de.- pila de concentración de oxigeno (pila resultante de una diferencia de potencial originada por las distintas cantidades de oxigeno disuelto en dos puntos). Ampollamiento por hidrogeno.- formación de ampollas sobre la superficie de un metal dúctil producidas por la presión interna del hidrogeno. Anaerobico.- que tiene lugar en ausencia de oxigeno sin reaccionar o libre. (El oxigeno en forma de H2O o de Na2SO4 reaccionado noesta libre). Anión.- ion o radical que es atraído por el anodo a causa de su carga negativa (por ejemplo, Cl-, OH-). Anódica, polarización.- polarización del anodo: es decir, la disminución del potencial anódico inicial como consecuencia de los efectos producidos por el flujo de corriente en la superficie del anodo o en sus proximidades. A causa de la polarización anódica el potencial se hace mas noble (mas positivo). Anódica, protección.- disminución apreciable de la corrosión haciendo anódico el metal y manteniendo dicho estado de alta polarización con un flujo de corriente muy pequeño. Anódico, rendimiento.- relación entre el valor de corrosión real y el de corrosión teórica basada en el flujo total de corriente. Anodo (termino opuesto a catodo). - electrodo en que se produce la oxidación o corrosión. Una relación anódica usual es la siguiente:



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Zn → Zn + + + 2 electrones
Antiincrustante.- termino con el que se designan los medios utilizados para evitar que se adhieran a las superficies metalicas sumergidas, o crezcan en ellas organismos marinos; generalmente esta acción se lleva a efecto aprovechando la toxicidad química causada por la composición del metal o de la capa protectora. Ataque por choque.- ataque erosivo-corrosivo localizado originado por la turbulencia o el choque del líquido en ciertos puntos. Ataque por depósitos.- corrosión porpicaduras a causa de la presencia de depósitos formando pequeños promontorios aislados sobre una superficie metalica, lo que produce pilas de concentración de oxigeno. Ataque en filo de cuchillo.- forma de deterioro de las soldaduras que a veces se observa en los aceros inoxidables estabilizados; la zona que sufre el ataque es muy estrecha y muy próxima a la unión. Austenítico.- nombre con el que se designa la estructura cristalina cubica de caras centradas (c.c.c.) de los metales férreos. A temperaturas elevadas, el hierro y el acero ordinarios tienen esta estructura. Determinados aceros inoxidables (los de la Serie 300) a temperatura ambiente también presentan esta estructura. B Bimetalica, corrosión.- corrosión resultante del contacto entre metales diferentes; corrosión galvanica. C Capa cementada.- capa formada sobre una superficie metalica por un proceso de difusión a temperatura elevada (por ejemplo, cementación, calorización o cromización).



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Carburación.- absorción de carbono por una superficie metalica, lo que puede ser deseable o no. Cascarilla, formación de.- (1) Corrosión a temperatura elevada en la que se forman capas gruesas de productos de corrosión. (2) Deposito de materiales insolubles sobre superficies metalicas, usualmente en el interior de las calderas de agua o de los tubos de los intercambiadores de calor. Cascarilla delaminación.- gruesa capa de oxido que se forma durante el tratamiento térmico o el trabajo en caliente de los metales; con frecuencia se refiere al acero que forma oxido magnético, Fe3O4 (magnetita).

Catión.- ion con carga positiva (como H+, Zn++) o radical (como NH+4) que es atraído por el catodo. Catódica, corrosión.- estado poco frecuente (especialmente con el Al, Zn y Pb), en el que la corrosión se acelera en el catodo, ya que la reacción catódica crea un estado alcalino corrosivo para ciertos metales. Catódica, polarización.- polarización del catodo; disminución del potencial inicial como consecuencia de efectos producidos por el flujo de corriente en la superficie del catodo o en sus proximidades. A causa de la polarización catódica, el potencial se hace mas activo (negativo). Catódica, protección.- disminución o eliminación de la corrosión haciendo catódico el metal por medio de una corriente impresa de tipo continuo o mediante la utilización de un anodo de sacrificio (usualmente Mg, Al o Zn). Catodo.- termino opuesto a anodo. Es el electrodo en que se produce la reducción y practicamente no sufre corrosión. Una reacción catódica típica es la siguiente:

O 2 2H 2O + 4 electrones → 4 OH 78




Cavitación.- formación y explosión repentina de burbujas de vapor en un liquido, usualmente a causa de bajas presiones locales, como, por ejemplo, en el borde de ataque deuna hélice; esto crea presiones locales momentaneas elevadas que pueden destruir mecanicamente la porción de superficie sobre la que hacen explosión las burbujas. Cavitación-corrosión.- deterioro producido por corrosión como resultado de la acción combinada de la Cavitación y de la corrosión: el metal se corroe a causa de la destrucción de la cavidad y se genera presión, la cual elimina los productos de corrosión, quedando expuesto nuevamente al ataque corrosivo el metal desnudo. Cementación.- absorción de atomos de carbono por un metal a temperaturas elevadas; dichos atomos pueden permanecer disueltos o formar carburos metalicos. Concentración, polarización por.- polarización de un electrodo a causa de

variaciones de concentración en el medio adyacente a la superficie metalica. Conversión, recubrimiento químico de.- capa superficial de metal formada intencionadamente por reacción química con fines protectores o decorativos. Corriente, densidad de.- cantidad de corriente por unidad de superficie; generalmente se expresa en:

A/m 2

mA/m2

mA/cm2

Corriente eléctrica.- una corriente eléctrica es producida por el flujo de electrones, la corriente eléctrica fluye en dirección opuesta al flujo de electrones. (Esto se acepta, a pesar de su aparente falta de lógica). Corrosión.- destrucción de un material, usualmente un metal, o de sus propiedades, a causa de la reacción con el medio ambiente. Corrosión, velocidad de.- la velocidad (usualmente un valor promedio) a la que se produce el ataque corrosivo (durante un periodopuede ser lineal) se expresa con frecuencia



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como si fuese lineal, en unidades mdd (miligramos por decímetro cuadrado por día) para perdidas de peso, o en mpa (1/1000 de pulgada por año) para variaciones de espesor. Las velocidades de corrosión pueden indicarse en: 1) Pérdida de peso por unidad de superficie dividida por la unidad de tiempo, o 2) Profundidad de metal corroído dividida por el tiempo. Corrosión anódica, rendimiento.- véase rendimiento anódico. Corrosión bimetalica.- corrosión resultante del contacto entre metales diferentes; corrosión galvanica. Corrosión catódica.- estado poco frecuente, especialmente en el Al, Zn y Pb, en el que la corrosión se acelera en el catodo, y que la reacción catódica crea un estado alcalino corrosivo para ciertos metales. Corrosión por corrientes vagabundas.- corrosión por corrientes vagabundas procedentes de alguna fuente externa. Corrosión-erosión.- ataque corrosivo cuya intensidad aumenta a causa de la acción abrasiva de una corriente en movimiento; la presencia de partículas suspendidas acelera mucho la acción abrasiva. Corrosión-fatiga.- acción combinada de la corrosión y de la fatiga (durante la exposición a ciclos de tensiones) que provoca la fractura del metal. Corrosión filiforme.- corrosión que se produce bajo las lacas y otras películas organicas en forma de líneas muy finas distribuidas al azar.Corrosión con frotamiento.- el término “frotamiento” se refiere al deterioro del metal causado por el deslizamiento repentino en la intercara de dos superficies. Cuando la pérdida de metal aumenta por la presencia de corrosión debe emplearse el término corrosión por frotamiento.



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Corrosión galvanica.- corrosión que aumenta a causa de las corrientes producidas por una pila galvanica (a veces llamada acción de par). Corrosión general.- corrosión que se produce de una manera uniforme. Corrosión en hendiduras.- ataque corrosivo localizado como consecuencia de la formación de una pila de concentración en una hendidura entre un metal y un no metal o entre dos superficies metalicas. Corrosión intercristalina.- véase corrosión intergranular, que es el termino mas usual. Corrosión interdentrítica.- corrosión que se produce preferentemente a lo largo de los límites dentríticos. Este tipo de ataque esta originado por las diferencias locales de composición química típicas de los metales moldeados. Corrosión intergranular.- ataque corrosivo que se produce preferentemente a lo largo de los limites de grano. Corrosión intergranular en soldadura.- término aplicado a zonas próximas a los cordones de soldadura en ciertas aleaciones que han estado expuestas a corrosión intergranular a causa de variaciones metalúrgicas en la aleación (se aplica generalmente a ciertosgrados de acero inoxidable). Corrosión del metal que produce un producto pulverulento.- singular forma de ataque corrosivo que ocasiona un producto de corrosión de aspecto pulverulento y que, a veces, crea picaduras semiesféricas sobre la superficie de un metal susceptible; generalmente se observa carburación simultanea. Corrosión, potencial de.- potencial que un metal que se corroe presenta en condiciones específicas de concentración, tiempo, temperatura, aireación, velocidad, etc.



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Corrosión “ringworm”. - corrosión localizada observada frecuentemente en los tubos de conducción de petróleo. Este tipo de ataque se presenta rodeando una zona de metal recalcado. Corrosión selectiva.- corrosión selectiva de ciertos elementos constituyentes de las aleaciones (por ejemplo, el descincificado) o en una aleación (como la oxidación interna). También se refiere a este tipo de ataque el término ingles Parting. Corrosión selectiva de un componente (Parting).- corrosión selectiva o lixivicación de un componente de una aleación; por ejemplo, la corrosión del cinc en el latón, que deja un residuo de cobre (a veces, conocida como descincificación). Corrosión subsuperficial.- formación de productos aislados de corrosión bajo la superficie del metal (como resultado de la reacción selectiva con ciertos constituyentes aleantes). Igual que oxidación interna o formación decascarilla bajo la superficie. Corrosión con tensiones o corrosión acelerada por tensiones.- corrosión acelerada a causa de la presencia conjunta de tensiones. También se refiere a este tipo de ataque el término ingles Season cracking. Corrosión termogalvanica.- corrosión galvanica a causa de diferencias de temperatura en dos puntos. Cuarteado.- agrietamiento superficial que toma la forma de un tablero de ajedrez; puede producirse en una capa superficial (recubrimiento) o sobre la propia superficie metalica. D Decapante.- solución, usualmente acida, utilizada para eliminar la cascarilla de laminación u otros productos de corrosión de una superficie metalica. Decoloración.- perdida superficial del color en un metal a causa de la presencia de una película fina de productos de corrosión.
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Densidad de corriente.- cantidad de corriente por unidad de superficie. Desactivación.- proceso por el que se eliminan los constituyentes activos de un medio corrosivo; por ejemplo, la eliminación del oxigeno disuelto en el agua. Desaleación.- corrosión relativa de un constituyente metalico de una aleación, usualmente en forma de iones. Desaluminación, desniquelación, desmolibdenificación, descincificación, etc.lixiviación o corrosión selectiva de un constituyente especifico (Al, Ni, Mo, Zn) de una aleación; se prefieren los términos desaleación o corrosión selectiva.Descincificación.- la perdida de cinc en una aleación (en cobre). Desconchado.- desprendimiento de una capa de cascarilla a causa de tensiones térmicas o mecanicas (como ocurre, por ejemplo, durante el enfriamiento, el plegado, etc.). Despolarización.- eliminación o reducción de la polarización por medios físicos o químicos; la desvalorización da como resultado el aumento de corrosión. Deterioro por cavitación.- deterioro de una superficie a causa de la cavitación (formación instantanea y explosión de cavidades en el seno de un líquido). E Electrodo.- metal en contacto con un electrolito, que sirve como punto por el que la corriente entra en el metal o sale de él para pasar a la solución. Electrólisis.- variaciones químicas en un electrolito originadas por una corriente eléctrica. El empleo de este término para designar a la corrosión originada por corrientes vagabundas no es aconsejable.
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algunos latones, el

cinc sufre un ataque preferente y solo queda un residuo débil, fragil, poroso y rico en




Electrolítica, limpieza.- proceso de limpieza, desengrasado o eliminación de cascarilla de un metal transformandole en electrodo en un baño adecuado. Electrolito.- conductor iónico (usualmente en solución acuosa). Electronegativo, potencial.- potencial que representa el extremo activo o anódico de la serie de f.e.m.; el termino preferido es el de potencialcatódico. Empañado.- metal cuyo lustre ha disminuido a causa de la presencia de una película superficial, usualmente un producto de corrosión. Enyesamiento.- formación de un polvo calizo suelto sobre una capa protectora o debajo de ella. Equilibrio, potencial de.- potencial de un electrodo en estado de equilibrio. Equivalente electroquímico.- peso de un elemento oxidado o reducido por una cantidad (unidad) especifica de electricidad, usualmente un “culombio” (un culombio es un amperio que fluye durante un segundo). Erosión.- deterioro de una superficie a causa de la acción abrasiva de fluidos en movimiento. Esta acción se ve acelerada por la presencia de partículas sólidas o burbujas de gas en suspensión. Cuando este deteriore se produce en presencia de corrosión, se le designa con el término “corrosión-erosión”.

Erosión-cavitación.- véase deterioro por cavitación, que es el término mas usual. F Fatiga.- proceso que ocasiona la rotura a causa de la aplicación de ciclos repetitivos de tensiones a niveles inferiores al de resistencia a la tracción. Este tipo de fallo comienza en forma de grietas diminutas que aumenta hasta originar la fractura total.
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Fatiga, limite de.- nivel maximo de tensiones cíclicas que puede soportar un metal sin sufrir rotura. Filiforme, corrosión.- corrosión que se produce bajo las lacas y otras películas organicas en forma de líneas muydinas distribuidas al azar. Ferrítico.- perteneciente a la estructura cúbica centrada en el espacio (c.c.) propia de numerosos metales férreos (de base hierro). Film.- véase película. Fragilidad por el hidrogeno.- fragilización de un metal originada por el hidrógeno. A veces se observa en piezas recubiertas electrolíticamente, acero decapado, etc. Fragilización. Perdida intensa de ductilidad de un metal o aleación. Fragilización acústica.- agrietamiento causado por la acción combinada de las tensiones de tracción y de corrosión en soluciones alcalinas (por ejemplo, en las uniones roblonadas de las calderas). G Galvanica, corrosión.- corrosión que aumenta a causa de la corriente producida por una pila galvanica (a veces llamada “acción de par”). Galvanica, pila.- pila formada por dos metales diferentes en contacto entre sí y con un electrolito común (a veces se refiere a dos metales similares en contacto entre sí, pero con electrolitos diferentes; las diferencias pueden ser pequeñas y definidas mas específicamente como pila de concentración). Galvanica, serie.- relación de metales dispuesta de acuerdo son sus potenciales de corrosión relativos en un medio específico; con frecuencia se utiliza el agua de mar.



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Galvanico.- perteneciente o relativo a un efecto producido por una pila, con frecuencia por contacto entre metales diferentes que da comoresultado un potencial electrolítico. Grafitización (corrosión grafítica).- ataque corrosivo que experimenta la fundición gris y en el que los constituyentes metalicos se transforman en productos de corrosión, permaneciendo intactas las laminas de grafito. El termino grafitización se emplea también en sentido metalúrgico para referirse a la descomposición del carburo de hierro para formar hierro y grafito. Grano.- porción de un metal en estado sólido (usualmente del tamaño de una fracción de pulgada), en el que los atomos estan dispuestos de acuerdo con un esquema ordenado. La unión irregular de dos granos adyacentes se conoce como límite de grano (también es la unidad de peso: 1/7000 de libra). Grasas o aceites antioxidantes.- aceite o grasa que no se seca y que se aplica a los metales a fin de proporcionarles una protección temporal contra la corrosión. Green rot.- forma de ataque corrosivo a temperatura elevada de las aleaciones que contienen cromo y en la que se forma un oxido de cromo de color verde (Cr2O3), pero otros aleantes permanecen en estado metalico. A veces se observa carburación simultanea. H Herrumbre.- corrosión del hierro o de las aleaciones de base hierro, en la que se forma un producto de corrosión pardo-rojizo compuesto principalmente por oxido férrico hidratado. Humedad critica.- nivel de humedad por encima del cual, y en contacto con el aire, la corrosión aumenta de manera acusada. Humedad relativa.- la relación (en porcentaje) de la cantidad de humedad presente en el aire en comparación con la que contendríasi estuviese saturado a la temperatura indicada.
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I Incrustación.- término empleado para designar el conjunto de organismos marinos que se fijan a las superficies sumergidas, por ejemplo balanos, percebes, etc. Inhibidor.- sustancia que reduce claramente la corrosión, cuando se añade al agua, a un acido, a otro liquido en pequeñas cantidades. Imprimación, capa de.- primera capa de pintura aplicada para inhibir la corrosión o mejorar la adherencia de la capa siguiente. Ion.- atomo cargado eléctricamente (Na+, Cl-) o grupo de atomo conocidos como “radicales” (NH4+). Isocorrosión.- termino con el que se designa las líneas de un grafico o carta y que indican el comportamiento constante de corrosión con composición variable. L Limite de fatiga.- nivel maximo de tensiones cíclicas que puede soportar un metal sin sufrir rotura por fatiga. Limite de fatiga por corrosión.- el valor maximo de tensiones críticas que puede soportar un metal para un número determinado de ciclos o para un tiempo determinado en un medio corrosivo dado. M Metal activo.- metal en disposición de corroerse o que se esta corroyendo. Metal noble.- metal que no es muy reactivo, como el oro, la plata, el cobre, y que puede ser encontrado naturalmente en forma metalica en la naturaleza.



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ANALISIS DEL FENOMENO DE LA CORROSIONEN MATERIALES DE USO TECNICO: METALES. PROCEDIMIENTOS DE PROTECCION.

Metalización.- procedimiento empleado para recubrir una superficie con una capa de metal; se utilizan los términos proyección, depósitos en vacío, inmersión, chorro de plasma, cementación, etc. N Nitruración.- absorción de atomos de nitrógeno por un metal; pueden permanecer disueltos o formar nitruros metalicos. O Oxidación.- perdida de electrones; por ejemplo, cuando un metal pasa del estado metalico al estado corroído (opuesto a reducción). Así, cuando un metal reacciona con el oxigeno, azufre, etc., y forma un compuesto, como un oxido, un sulfuro, etc., se encuentra oxidado. Oxidación interna.- formación de partículas de productos de corrosión bajo la superficie de un metal. Se produce a causa de la reacción preferente de ciertos constituyentes de aleación por la difusión hacia el interior del oxigeno, azufre, nitrógeno, etc.; también se conoce como corrosión selectiva o corrosión subsuperficial. P Par.- pila formada en un electrolito y resultante del contacto eléctrico entre dos metales diferentes. Pasivador.- inhibidor que cambia apreciablemente el potencial de un metal a un valor mas catódico o noble (como cuando se añade cromato al agua). Pasividad.- fenómeno por el que un metal activo se convierte en pasivo. Pasivo.- estado de un metal cuando se comportamiento es mucho mas noble (resistente a la corrosión) que lo que se pudo esperar por su posición en la serie f.e.m. Se trata de un fenómeno superficial.
AUTOR: FRANCISCO LUIS CUESTA FERNANDEZ D.N.I.:30.819.442-V 88




Patina.- capa superficial de color verde que se forma lentamente sobre la superficie del cobre y de algunas aleaciones de cobre después de exposiciones prolongadas a la atmósfera. Esta constituida principalmente por sulfatos, carbonatos y cloruros de cobre. Película.- capa superficial de poco espesor que puede ser visible o no. pH.- medida de la acidez o alcalinidad de una solución. El valor 7 corresponde a una solución neutra; los valores inferiores corresponden a acidos y los superiores a alcalis. Estrictamente hablando, el pH es el logaritmo inverso de la concentración en iones hidrogeno. Picaduras.- corrosión muy localizada que ocasiona una penetración profunda en unos pocos puntos. Picaduras, factor de.- profundidad de la picadura de maxima penetración dividida por la “penetración media”, calculada a partir de la pérdida de peso. Pila.- circuito compuesto por un anodo y un catodo en contacto eléctrico a través de un electrolito sólido o líquido. Generalmente, la corrosión solo tiene lugar en las areas anódicas. Pila de aireación.- pila de concentración de oxigeno; pila electrolítica resultante de la diferencia de oxigeno disuelto en los puntos. Pila de aireación diferencial.- pila de concentración de oxigeno. Pila resultante de una diferencia de potencial originada por las distintas cantidades de oxigeno disuelto en dos puntos. Pila de concentración.- pila que contiene un electrolito y doselectrodos idénticos y cuyo potencial resulta de las diferencias químicas de los medios que rodean a los dos electrodos.



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Pila de concentración de iones metalicos.- pila galvanica creada por una diferencia en la concentración de iones metalicos en dos puntos de una superficie metalica. Pila de concentración de oxigeno.- pila galvanica causada por diferencia de la concentración de oxigeno en dos puntos de una superficie metalica. Pila galvanica.- pila formada por dos metales diferentes en contacto entre sí y con un electrolito común. A veces se refiere a dos metales similares en contacto entre sí, pero con electrolitos diferentes; las diferencias pueden ser pequeñas y definidas mas específicamente como pila de concentración. Pila local.- pila galvanica creada por pequeñas diferencias de composición en el metal o en el electrolito. Pila pasiva-activa.- pila compuesta por un metal en estado pasivo y el mismo metal en estado activo. Polarización.- desplazamiento del potencial de electrodo resultante de los efectos del flujo de corriente, medido con respecto al potencial de “flujo-cero” (reversible); es decir, la contra-f.e.m. originada por los productos formados o por las variaciones de concentración en el electrolito. Polarización anódica.- polarización del anodo; es decir, la disminución del potencial anódico inicial como consecuencia de los efectosproducidos por el flujo de corriente en la superficie del anodo o en sus proximidades. A causa de la polarización anódica, el potencial se hace mas noble (mas positivo). Polarización catódica.- polarización del catodo; disminución del potencial como consecuencia de efectos producidos por el flujo de corriente en la superficie del catodo o en sus proximidades. A causa de la polarización catódica, el potencial se hace mas activo (negativo). Polarización por concentración.- polarización de un electrodo a causa de variaciones de concentración en el medio adyacente a la superficie metalica.
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Potencial activo.- potencial de un metal que se esta corroyendo. Potencial en circuito abierto.- potencial medido en una pila de la que no fluye corriente. Potencial de corrosión.- potencial que un metal que se corroe presenta en condiciones especificas de concentración, tiempo, temperatura, aireación, velocidad, etc. Potencial electronegativo.- potencial que representa el extremo activo o anódico de la serie f.e.m.; el término mas usual es el de potencial anódico. Potencial electropositivo.- potencial que representa es extremo noble o catódico de la serie f.e.m.; el termino mas usual es el de potencial catódico. Potencial de equilibrio.- potencial de un electrodo en estado de equilibrio. Potencial noble.- potencial en el intervalo general de los metales nobles, es decir,fuertemente catódicos respecto al potencial normal de hidrogeno. Potencial normal de electrodo.- potencial reversible de un proceso de electrodo cuando todos los reactivos y productos tienen una actividad unidad en una escala en la que el potencial correspondiente a la semipila normal de hidrogeno es cero. Este término es importante en consideraciones teóricas, pero su valor es limitado para el ingeniero practico de corrosión. Potencial protector.- término utilizado a veces para definir el potencial mínimo necesario para suprimir la corrosión. Para el acero en contacto con agua de mar, se dice que este potencial es de unos –0,85 voltios medido frente a un electrodo de calomelanos saturado. Potenciostato.- dispositivo electrónico que mantiene un electrodo a potencial constante; utilizado en dispositivos de protección anódica y catódica.



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Protección anódica.- disminución apreciable de la corrosión haciendo anódico al metal y manteniendo este estado de alta polarización con un flujo de corriente muy pequeño. Protección catódica.- disminución o eliminación de la corriente, haciendo catódico al metal por medio de una corriente impresa de tipo continuo mediante la utilización de un anodo de sacrificio (usualmente de Mg, Al o Zn). R Recalcado.- termino metalúrgico que se refiere a un procedimiento de deformación en caliente destinado a producir variacionesdimensionales, en este caso engrosamiento del metal por fuerzas de compresión. Recubrimientos por conversión.- capa de productos adherentes formados sobre una superficie metalica por reacción con un producto químico adecuado; por ejemplo, una película de fosfatos de hierro, formada sobre hierro mediante H3PO4. Reducción.- ganancia de electrones, por ejemplo, cuando se deposita electrolíticamente cobre sobre acero a partir de una solución de sulfato de cobre (opuesto a oxidación). Rendimiento anódico.- relación entre el valor de corrosión real y el de corrosión teórica basada en el flujo total de corriente. S Semipila.- un metal puro en contacto con una solución de concentración conocida de su propio ion origina, a una temperatura especifica, un potencial característico y reproducible; cuando se la une con otra semipila se crea un potencial total que es la suma del de ambas semipilas.



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Serie electroquímica (series f.e.m.).- relación ordenada de elementos de acuerdo con su potencial normal de electrodo (el electrodo de hidrogeno es un punto de referencia al que se asigna el valor cero). Sobretensión.- diferencia en el potencial de electrodo cuando una corriente fluye, frente a cuando no hay flujo de corriente; se conoce también como polarización. Sobretensión por el hidrogeno.- Sobretensión causada por la liberación de hidrogeno. Sulfuración.- oxidaciónocasionada por el azufre. T Tuberculación.- corrosión localizada en zonas dispersas con formación de abultamientos. V Volatilización.- vaporización debida a la presión elevada del vapor a una temperatura determinada. Algunos metales y óxidos se evaporan facilmente (como el Zn, MoO3, etc.). Z Zona afectada por el calor (zac).- se refiere a la zona próxima a una unión soldada en la que el ciclo térmico ha originado variaciones microestructrurales que generalmente influyen sobre el comportamiento a la corrosión.



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BIBLIOGRAFIA
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