Fenómeno de corrosión

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Resumen

En este proyecto integrador se estudió el efecto que tiene el tratamiento previo de superficies metálicas de Zn, Fe, Ti, Cu, y Al antes de realizar el recubrimiento con 4 diferentes soluciones: Ni, Cu, Latón y Ag en una celda Hull con imposición de corriente, para posteriormente evaluar el recubrimiento.

Los tratamientos previos a la electrólisis fueron mecánico y químico. El tratamiento mecánico consiste en desbastar la superficie del metal para eliminar impurezas y/o óxidos presentes. El tratamiento químico tiene como finalidad eliminar impurezas y capas superficiales de óxidos presentes por medio de reacciones químicas.

Con estos tratamientos se prepararon las superficies de los metales para que el depósito (electrólisis) fuera lo más homogéneo posible.

Los resultados indicaron que las piezas analizadas tuvieron buena respuesta al ser sometidas a un tratamiento previo a la electrólisis.

Abstract

In this integrating project, the effect of the use of the treatment of metallic surfaces of Zn, Fe, Ti, Cu, A316, A304 and Al was studied before the coating with 4 different solutions: Ni, Cu, Brass and Ag in a Helmet cell with current imposition, to later evaluate the coating. The treatments prior to electrolysis were mechanical and chemical. The mechanical treatment consists of removing the surface of the metal to eliminate impurities and / or oxides present. The chemical treatment has the purpose of eliminating impurities and superficial layers of oxides presented through chemical reactions. With these treatments the surfaces of the metals are prepared so that the deposit (electrolysis) is as homogeneous as possible. The results indicated that the pieces were analyzed with a good response when subjected to a unitary work of electrolysis

Dedicado a Jovana por se tan perfecta como este trabajo.

1. INTRODUCCIÓN

El hombre, los materiales y la ingeniería han evolucionado en el transcurso del tiempo y continúan haciéndolo. El mundo actual es de cambios dinámicos y los materiales no son la excepción. A través de la historia, el progreso ha dependido de las mejoras de los materiales con los que se trabaja. El trabajo del hombre prehistórico estaba limitado a los materiales disponibles en la naturaleza como la piedra, madera, huesos y pieles. Actualmente los materiales se clasifican de forma general en cinco grupos: metales, cerámicos, polímeros, semiconductores y materiales compuestos. Los materiales de cada uno de estos grupos poseen estructuras diferentes entre sí.

1.1 Cerámicos

El ladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los abrasivos tienen baja conductividad eléctrica y térmica; y a menudo son utilizados como aislantes. Los cerámicos son fuertes, duros, aunque también muy frágiles o quebradizos. ^[1]

1.2 Polímeros

Producidos mediante un proceso conocido como polimerización, es decir, creado por grandes estructuras moleculares a partir de moléculas orgánicas, los polímeros incluyen, el hule, los plásticos y muchos tipos de adhesivos. Los polímeros tienen baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y no son adecuados para utilizarse a temperaturas elevadas. Los polímeros se utilizan en muchas aplicaciones, incluyendo dispositivos electrónicos. ^[2]

1.3 Semiconductores

Un semiconductor es un material aislante que, cuando se le añaden ciertas sustancias o en un determinado contexto, se vuelve conductor. Esto quiere decir que, de acuerdo a determinados factores, el semiconductor actúa a modo de aislante o como conductor

1. Materiales compuestos

Los materiales compuestos se forman a partir de dos o más materiales, produciendo propiedades que no se encuentran en ninguno de los materiales de manera individual. Con materiales compuestos podemos producir materiales ligeros, fuertes, dúctiles, resistentes a altas temperaturas, o bien, podemos producir herramientas de corte duras y a la vez resistentes al impacto, que de otra manera se harían añicos.^[3]

1.5 Metales

Los metales y sus aleaciones generalmente tienen como característica una buena conducción eléctrica y térmica, una resistencia relativamente alta, una alta rigidez, ductilidad o formalidad y resistencia al impacto. Son particularmente útiles en aplicaciones estructurales o de carga.^[4]

La principal problemática de los materiales metálicos es el proceso de corrosión, el cual da lugar a daños económicos, ambientales y de seguridad humana. Una forma de evitar este proceso de corrosión son los recubrimientos, es por ello que en el presente proyecto integrador se realizarán recubrimientos de latón, nique, cobre y plata en 7 diferentes metales: hierro, A304, A316, aluminio, titanio, zinc y cobre para evitar y/o disminuir el proceso de corrosión, además de mejorar las propiedades físicas del material metálico base.

2. ANTECEDENTES

2.1. Fenómeno de corrosión

Se denomina corrosión al ataque destructivo que sufre un material generalmente metálico, por reacción electroquímica con su medio ambiente (atmósfera, suelo, agua, etc.). El termino corrosión suele referirse normalmente al ataque de los metales y cerámicos, aunque otros materiales, como los madera, vidrios y polímeros pueden ser deteriorados por ataques químicos directos, pero en estos casos suele utilizarse el termino degradación.

La reacción que se produce en el fenómeno de la corrosión depende de la naturaleza química del entorno y de la concentración efectiva de las especies reactivas. El efecto de la corrosión es una alteración de las propiedades de los materiales, que pueden venir acompañada de una pérdida del material. En los materiales metálicos el proceso de corrosión es electroquímico, es decir, una reacción en la cual hay una transferencia de electrones de una especie a otra. La corrosión es un proceso RedOx, en el cual el material metálico se oxida y da lugar a especies de éste en solución o a óxidos e hidróxidos de él y el medio se reduce.

2.2. Métodos de protección contra la corrosión

2.2.1 La protección anódica: es un método que consiste en formar sobre el metal una capa de óxido para que este no se corroa. Existen metales como el aluminio que al contacto con el aire son capaces de generar espontáneamente esta capa de óxido y por lo tanto se hacen resistentes a la corrosión. Aun así, la capa de óxido que protege al metal no puede ser cualquiera, esta tiene que ser adherente y muy firme, ya que de lo contrario no serviría como una barrera entre el metal y el medio.

2.2.2 La protección catódica: ocurre cuando un metal que se corroe es forzado a ser el cátodo (carga superficial negativa) para que en su superficie se den solo reacciones de reducción. Existen dos métodos de protección catódica: 1) de corriente impuesta y 2) ánodos de sacrificio. El primero consiste en polarizar negativamente el material a proteger y en el segundo se conecta un metal más activo (el cual queda cargado positivamente) al material a proteger, quedando así el material a proteger cargado negativamente.

2.3  Inhibidores de corrosión

Los inhibidores de corrosión generalmente son utilizados en la corrosión electroquímica (en presencia de una fase acuosa), que es la más abundante; sin embargo, la tarea de selección de un inhibidor de corrosión en cualquier sistema no es sencilla. El número de diferentes inhibidores disponibles es muy grande y la elección dependerá del metal que se protegerá, de la naturaleza del ambiente corrosivo y de las condiciones de operación a las que se encuentren sometidos.  

Los inhibidores de corrosión se usan ampliamente en muchas plantas industriales y la operación de las mismas depende del buen diseño y aplicación de los inhibidores. Estos inhibidores reducirán la velocidad de la reacción de oxidación en el ánodo o de reducción en el cátodo del sistema en corrosión, o bien, en ambas reacciones.  Así mismo, pueden formar una barrera protectora contra los agentes corrosivos sobre el metal, ya sea adsorbiéndose sobre la superficie libre del acero, o bien combinándose con los productos de corrosión iniciales.  Una descripción comúnmente aceptada es que los inhibidores se adsorben en la superficie del metal mediante una adsorción física (electrostática), la cual es el resultado de las fuerzas atractivas entre los iones orgánicos (generalmente dentro de la formulación del inhibidor) y la superficie del metal eléctricamente cargada. A pesar de ello, la composición química de la mayoría de los inhibidores de corrosión no es del conocimiento público y se mantiene como información protegida por las compañías químicas.

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