Corrosión Electroquimica

CORROSION

Descripción

La mayoría de los metales (excepto los nobles) en contacto con el medio ambiente

son termodinámicamente inestables. Todos debieran reaccionar y convertirse en

óxidos.

De todas maneras si la velocidad de deterioro es baja aún pueden utilizarse

El proceso de corrosión de metales puede originarse al entrar en contacto el metal

con una solución electrolítica, por lo tanto los mecanismos de protección tratan de

evitar ese contacto, ya sea mediante modificaciones del metal, del electrolito o

bien actuando como una barrera aislante.

El fenómeno de corrosión implica un costo importante del producto bruto nacional

y se presenta en un amplio campo de ejemplos que van desde la corrosión de una

gran estructura metálica puesta en contacto de un medio agresivo ambiental, a la

corrosión de implantes metálicos en el interior del cuerpo humano.

Corrosión metálica

Consiste básicamente en dos procesos de transferencia de electrones en lugares

físicamente diferentes de la estructura metálica (procesos anódicos y catódicos)

El proceso de corrosión implica:

a. Generación y transferencia del catión metálico a la solución

b. Transferencia del oxígeno al cátodo metálico

c. Transferencia electrónica del metal al oxígeno

d. Paso de los electrones del ánodo al cátodo (electro neutralidad metálica)

e. Difusión de los iones Fe2+ y OH- en el electrolito (electro neutralidad iónica)

En general puede concluirse que la protección tiene que enfocarse a anular o al

menos disminuir estos pasos.

CLASIFICACIÓN

Existen varios criterios para distinguir los tipos de corrosión mas frecuentes, por

ejemplo:

a. Según el medio

Química: El metal reacciona con un medio no iónico, por ejemplo la oxidación

de un metal en aire a altas temperaturas.

Electroquímica: Ocurre transporte simultáneo de electricidad a través de un

electrolito. Ejemplos: corrosión en soluciones salinas, agua de mar, atmósfera,

suelos, etc.

b. Según la forma

Esto resulta importante cuando se quiere evaluar los daños

producidos

- Corrosión uniforme: Es la forma más benigna. Consiste en

un ataque homogéneo en toda la superficie. Existe igual

penetración en todos los puntos. Se puede calcular la vida

útil de los materiales expuestos.

- Corrosión en placas: Caso intermedio entre uniforme y

localizada. Ocurre un ataque general pero más extenso en

algunas zonas.

- Corrosión por picado: Es una forma peligrosa. El ataque no

es proporcional a la magnitud de los daños. El ataque se

localiza en puntos aislados de superficies metálicas pasivas

y se propaga al interior del metal. En ocasiones por túneles

microscópicos. Provoca la perforación de cañerías o

tanques.

- Corrosión ínter granular: Se propaga a lo largo de los límites

de grano. Se extiende hasta inutilizar el material afectado.

- Corrosión bajo tensión: Ocurre cuando el metal es sometido

simultáneamente a un medio corrosivo y a tensión mecánica

de tracción. Aparecen fisuras que se propagan al interior del

metal hasta que se relajan o el metal se fractura. La

velocidad de propagación puede variar entre 1 y 10 mm/h.

MÉTODOS DE PROTECCIÓN DE LA CORROSIÓN

Si bien el proceso de corrosión es termodinámicamente favorable, dadas

las implicancias que tiene, se trabaja en distintos planos para evitar o al

menos disminuir al máximo este proceso.

En definitiva se trata de evitar el contacto entre el metal y un medio

agresivo. Esto se puede conseguir mediante distintas acciones

c. Sobre el metal

- Diseño de materiales con películas pasivantes

- Metales estables termodinámicamente

- Aleaciones de gran estabilidad

- Modificaciones del diseño (recodos, facilidad de drenaje,

disminución de turbulencias)

d. Sobre el medio agresivo

- Eliminación de oxígeno disuelto

- Disminución de la acidez

- Eliminación de sales disueltas

- Eliminación de partículas sólidas (incrustaciones)

- Eliminación de partículas sólidas

- Disminución sobre la humedad relativa

e. Como barrera aislante

Recubrimientos metálicos:

Mecanismo de acción:

- Pueden actuar evitando el contacto entre el

medio agresivo y el material base

- Pueden actuar produciendo una corriente

eléctrica protectora

Clasificación:

- Recubrimientos catódicos o nobles

Se deposita Ni, Ag, Cu, Pb, Cr sobre acero. En

este caso la corrosión se produce a través de

poros, por tal motivo se debe preparar el material

con un mínimo número de poros para evitar que

el agua llegue al metal base

- Recubrimientos anódicos o de sacrificio

Se deposita Zn y Cd quienes son más activos

que el metal base. La corriente galvánica va del

recubrimiento al metal base.

En este caso la porosidad del recubrimiento

carece de importancia.

Otros métodos de protección los describiremos como protección catódica.

PROTECCIÓN CATÓDICA

Dado que durante el proceso de corrosión el material se actúa como ánodo,

los métodos de protección catódica están dirigidos a convertir al metal en

cátodo. Esto se consigue de dos maneras:

f. Ánodo de sacrificio. El material mas utilizado es el Zn. Sir Humpry

Davy en 1824 propuso la utilización de bloques de Zn para proteger

la cobertura de cobre de los barcos.

g. Corriente impresa: De esta manera se mantiene el material a un

potencial lo suficientemente catódico para evitar su corrosión. Se

emplea una fuente de corriente y un electrodo que actúa como

ánodo. Estos ánodos pueden ser:

- Consumibles (Hierro, acero, chatarra, etc.)

- Inertes (grafito, plomo, etc.)

Para este método de protección se debe tener en cuenta entonces, la

geometría de la estructura metálica, el electrodo auxiliar, asegurar un

medio conductor, y una fuente de corriente continua.

METODOS ELECTROQUÍMICOS PARA ESTUDIAR LA CORROSIÓN

Se basan en sumergir el metal en una solución corrosiva y estudiar el potencial de

reposo. Este potencial de reposo resulta igual al potencial de corrosión, es decir

que aunque no circula corriente neta, existe una corriente de corrosión, ic que se

puede averiguar por extrapolación de las curvas de Tafel

= a + b.logi

Tanque

combustible

Mg

Esta relación se obtiene a partir de realizar curvas de polarización del metal bajo

estudio.

Otra técnica muy empleada en estudio de corrosión son las medidas de

impedancia faradáica. Esta técnica basada en el empleo de corrientes alternas,

consiste en la aplicación de una señal de voltaje y la recolección de la respuesta

en corriente. Esta respuesta tiene una parte faradaica y una parte capacitiva. La

primera se la considera puramente resistiva (relación lineal entre corriente y

voltaje), mientras que la componente capacitiva se corresponde con la descarga

de un condensador (descenso exponencial de la corriente con el tiempo). Los

procesos electroquímicos se pueden asemejar a circuitos eléctricos compuestos

de resistencias y capacitores.

TECNICAS ELECTROQUÍMICAS DE ANÁLISIS

Las posibilidades actuales que brinda la electrónica en relación al manejo de

señales eléctricas, ha favorecido el desarrollo de un número importante de

técnicas electroquímicas.

Si tenemos en mente que todas las técnicas tienen en común la aplicación de una

perturbación al electrodo bajo estudio y al posterior análisis de la respuesta del

sistema, ambos aspectos pueden ser realizados de diversas maneras de acuerdo

a la disponibilidad instrumental.

Actualmente la mayoría de los equipos disponibles en el mercado permiten contar

con un gran número de técnicas sin necesidad de modificar el sistema de medida.

Las distintas perturbaciones aplicadas al electrodo son conocidas usualmente

como el programa aplicado. Este programa puede tener distintas características

de acuerdo al tipo de técnica en cuestión. Dentro de estos programas el Método

de Barrido Lineal de potencial es uno de los más comunes y sencillos,

característico por ejemplo de la técnica polarográfica.

En este programa se produce una variación constante del potencial aplicado al

electrodo de trabajo y la respuesta que se analiza es la variación correspondiente

de la corriente que circula por el sistema en función del potencial. Para un caso

general de una reacción sencilla de transferencia de electrones puede resultar útil

también analizar la variación de la concentración de cada especie en función de la

distancia a la superficie del electrodo donde ocurre la reacción. Este tipo de

representación se conoce como perfil de concentración.

PERTURBACIÓNES

Los instrumentos actuales permiten variar tanto el modo en que se aplica el

potencial o la corriente sobre el electrodo

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