Como se da la Cinética de la Oxidación

Cinética de la oxidación

La cinética de la oxidación es un modelo matemático que nos ayuda a obtener un parámetro de la velocidad en la que un metal gana peso. Esto es porque el óxido se acumula en la superficie del metal y hace que este tenga un cambio en su peso. La fórmula más simple es la ley lineal:

[pic 1]

Donde W es la ganancia de peso por unidad de área, t es el tiempo y K es la constante de velocidad lineal. Esta ecuación es válida si la escama de oxidación es porosa o agrietada de modo que no interfiere entre la interfaz de los reaccionantes.

Posteriormente Wagner en 1933 mostró que la oxidación de metales puros siguen la ley de oxidación parabólica:

[pic 2]

Siendo C una segunda constante. Ocupando esta ecuación y graficando W contra t se consigue una línea recta. En general los metales que siguen este comportamiento son muy comunes.

La ley empírica de velocidad logarítmica es:

[pic 3]

Algunos metales como el aluminio, cobre y hierro a temperatura ambiente y a temperaturas ligeramente elevadas siguen el comportamiento de la ecuación anterior.

Por otro lado otros metales, como el zirconio siguen el comportamiento de la ley cúbica bajo condiciones específicas:

[pic 4]

Si observamos la siguiente figura podemos ver que los comportamientos de oxidación más deseables son los parabólicos, logarítmicos y cúbicos ya que presentan un límite en la formación de la película de óxido.

[pic 5]

Métodos Electroquímicos para la medición de la velocidad de corrosión

Los métodos directos como la pérdida o ganancia de peso o bien los análisis de la solución por métodos espectroscópicos requieren de tiempos relativamente largos. Sin mencionar que la formación de capas adheridas al metal crean errores en la obtención de datos.

Los métodos electroquímicos están basados en las leyes de Faraday que relacionan el flujo de masa por unidad de área y el tiempo con el flujo de corriente.

Son altamente fiables y su experimentación es mucho más rápida que los otros métodos. Sin embargo estos experimentos no replican el sistema real al que estará expuesto.

Técnicas de Corriente continua

Se usa la extrapolación de Tafel la cual permite determinar la densidad de corriente de corrosión y el potencial de corrosión [pic 6][pic 7]

La velocidad de corrosión puede calcularse mediante la siguiente ecuación:

[pic 8]

Mpy = milipulgadas por año

P.E. = Peso equivalente de la especie que se corroe en gramos]
ρ= densidad

 = Densidad de corriente de corrosión en A/cm2[pic 9]

La ecuación de Tafel es una aproximación de la ecuación general de una reacción electroquímica controlada por el proceso de transferencia de carga.

El fenómeno de corrosión está representado en su parte anódica y catódica por la siguiente gráfica de  Tafel

[pic 10]

Podemos observar que la incógnita a obtener en esta gráfica es  las curvas tienen una recta la cual debe de buscarse la intersección, estas rectas están descritas por la ecuación de las rectas de Tafel.[pic 11]

  [pic 12]

[pic 13]

Siendo b la pendiente de Tafel

En muchos sistemas que presentan corrosión en medio ácido, las velocidades de corrosión están determinadas por éste método. Sin embargo en los sistemas que hay oxígeno en soluciones de ácido débil, neutras o alcalinas la densidad de corriente de corrosión viene determinada por el proceso de reducción del oxígeno, el cual está controlado por difusión.

  Método de medida de la resistencia a la polarización

La resistencia de polarización Rp se define como la tangente a la curva de polarización al potencial de corrosión (siguiente figura)

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