Mecanismos De Corrosion

Capítulo III

MECANISMOS DE CORROSIÓN

Es conveniente clasificar la corrosión mediante la forma en que se manifiesta, tomando como base la apariencia del metal corroído. Un listado de los tipos de ataques conocidos, sin un orden de importancia es:

Corrosión Uniforme

Corrosión Galvánica

Corrosión en Rendija (Crevice)

Corrosión por Picado (Pitting)

Corrosión Intergranular

Empobrecimiento Selectivo (Lixiviación Selectiva)

Corrosión por Erosión

Corrosión Bajo Tensiones

Daño por Hidrógeno

Se verá a continuación, una descripción de cada uno de los tipos, en términos de sus características, mecanismos y más medidas preventivas. Se incluyó el daño por hidrógeno a pesar de no ser una forma de corrosión, pero es un resultado más bien indirecto del ataque corrosivo.

3.1. Corrosión Uniforme.

Es la forma más común de corrosión y se caracteriza por su ocurrencia uniforme sobre la superficie expuesta. Ejemplos de este tipo son el zinc sumergido en ácido sulfúrico diluido y el ataque producido por la atmósfera en las láminas metálicas de los techos. Las toneladas de metal consumidas por este tipo de corrosión son altas, pero a pesar de esto, se puede predecir con exactitud la vida útil de una pieza.

a) Métodos de Prevención.

Uso de materiales apropiados, incluyendo recubrimientos.

Uso de inhibidores.

Uso de protección catódica.

3.2. Corrosión Galvánica.

Cuando dos metales distintos se sumergen en una solución conductora existe entre ellos una diferencia de potencial. Si estos metales están en contacto eléctrico, esta diferencia de potencial produce un flujo de electrones entre ellos.

Si ocurre esto último, la velocidad de corrosión (ataque producido por la solución conductora) de uno de los metales crece, y la del otro disminuye, en comparación al comportamiento de ambos metales cuando no están en contacto eléctrico. El metal menos resistente a la corrosión, cuya velocidad aumenta, se convierte en ánodo con respecto al más resistente que se convierte en cátodo al cerrarse el circuito eléctrico.

Se han medido, a temperatura constante, los potenciales entre metales expuestos a soluciones que tienen iones metálicos de actividad unitaria en equilibrio. Se asigna arbitrariamente al electrodo de hidrógeno el valor cero como valor de referencia para construir la tabla de potenciales "estándar", ver tabla 2.2.

Cualquier par metálico sometido a las mismas condiciones que la medición, deberá generar una diferencia de potencial igual a la diferencia algebraica de cada metal.

En los problemas reales de corrosión, el contacto eléctrico entre metales distintos ocurre muy rara vez en condiciones de equilibrio, y más aún entre metales puros, por lo que la tabla de potenciales estándar pierde mucho de su utilidad. Se han confeccionado tablas parecidas denominadas series galvánicas, que no indican el valor de la diferencia de potencial, sino la posición relativa de los diversos materiales en un medio especifico. Por ejemplo la International Nickel Company desarrolló la siguiente tabla en base a un programa de experiencias en agua de mar.(Tabla 3.1)

En general, la posición de los metales y aleaciones concuerda con la posición de sus constituyentes en la tabla de potenciales estándar. La influencia de la pasivación se nota en la distinta posición que ocupan algunas aleaciones según si están pasivadas o activas.

Las llaves de conexión indican que en la mayoría de las aplicaciones no existe peligro de corrosión galvánica entre los metales o aleaciones incluidos en ella, puesto que no se ha detectado un potencial considerable.

La sola información de la serie galvánica no siempre es suficiente, pues los efectos de polarización pueden hacer variar la velocidad de corrosión con el tiempo de exposición. En la corrosión galvánica predomina la polarización de la reducción (polarización catódica). Como esto depende del metal, se tiene por ejemplo que el titanio a pesar de ser noble en agua de mar, los metales unidos a él no se corroen rápidamente como es de esperar, porque la corrosión se retarda debido a que el titanio se polariza rápidamente en agua de mar.

a) Efectos Ambientales.

La naturaleza y agresividad del ambiente determina en gran medida el grado de corrosión de los dos metales. Usualmente el metal con menor resistencia a la corrosión en un ambiente dado se convierte en el miembro del par galvánico en ese ambiente. A veces esta situación se invierte al cambiar las condiciones ambientales; tales casos se deben a la presencia de productos de corrosión protectores que convierten en estables a metales activos.

La corrosión galvánica también ocurre en la atmósfera, siendo la gravedad del ataque dependiente de la humedad presente, y principalmente del contenido de sales, que diferencia la agresividad de una atmósfera costera con una del interior, aún en las mismas condiciones de humedad.

b) Efectos de Distancia.

La corrosión acelerada debida a efectos galvánicos es generalmente mayor cerca de la unión de los metales, con un ataque decreciente con la distancia medida desde la unión. Este efecto depende de la conductividad de la solución. La corrosión galvánica se reconoce fácilmente por el ataque localizado cerca de la unión.

c) Efectos del Área.

Otro efecto importante en la corrosión galvánica es el efecto de área o la relación entre las áreas catódica y anódica.

Si se considera que la velocidad de corrosión depende de la densidad de corriente en el ánodo, el efecto del área es la de acelerar la corrosión al conectar un ánodo pequeño con un cátodo grande. Es necesario recordar que una relación de áreas desfavorable consiste en tener un cátodo grande (zona protegida) y un ánodo pequeño (zona atacada). Mientras mayor es la densidad de corriente en el ánodo, mayor es la velocidad de corrosión.

d) Prevención.

Se pueden usar varios procedimientos para combatir o minimizar la corrosión galvánica, siendo a menudo útil aplicar una combinación de varios de estos procedimientos para obtener buenos resultados; éstos son:

Seleccionar combinaciones de metales tan cerca como sea posible en la serie galvánica.

Evitar efectos desfavorables de área de un pequeño ánodo y un gran cátodo.

Aislar metales distintos dondequiera que sea posible. Es importante aislar completamente.

Aplicar recubrimientos con precaución, evitando producir efectos indeseados y mantener los recubrimientos en buen estado, particularmente los que corresponden a zonas anódicas.

Agregar inhibidores, si es posible, para reducir la agresividad del medio.

Evitar uniones con hilo entre metales muy separados en la serie galvánica. Los hilos son ya una forma de penetración, y además son sitios ideales para recoger humedad. Preferir uniones soldadas o con soldadura fuerte de buena resistencia.

Diseñar partes anódicas que sean fácilmente reemplazables o hacerlas más gruesas para una larga vida.

Instalar un tercer metal que sea anódico a ambos metales en contacto galvánico.

e) Aplicaciones Beneficiosas.

Hay varios efectos de la corrosión galvánica que la hacen deseable, por ejemplo, todas las baterías extraen su potencial eléctrico por una corrosión galvánica de sus electrodos.

La protección catódica consiste en proteger una estructura haciéndola el cátodo de una celda galvánica. El ejemplo clásico es el acero galvanizado que consiste en un recubrimiento de zinc sobre la superficie del acero no porque sea resistente, sino porque no lo es, y se corroe preferencialmente.

Tabla 3.1 Serie galvánica de algunos metales comerciales y aleaciones en agua de mar.

Noble o catódico

Activo o anódico

Platino

Oro

Grafito

Titanio

Plata

Clorimet 3 (62 Ni, 18 Cr, 18 Mo)

Hastelloy C (62 Ni, 17 Cr, 15 Mo)

Acero inoxidable 18-8 Mo (pasivado)

Acero inoxidable 18-8 (pasivado)

Acero inoxidable al cromo 11-30%Cr (pasivo)

Inconel (pasivo) (80 Ni-13Cr-7Fe)

Níquel (pasivo)

Soldadura de plata

Monel (70 Ni-30Cu)

Cuproníqueles (60-90 Cu, 40-10Ni)

Bronces (Cu-Sn)

Cobre

Latones (Cu-Zn

Clorimet 2 (66 Ni, 32 Mo, 1 Fe)

Hastelloy (60Ni, 30 Mo, 6 Fe, 1 Mn)

Inconel (activo)

Níquel (activo)

Estaño

Plomo

Soldadura plomo-estaño

Acero inoxidable 18.8 Mo (activo)

Acero Inoxidable 18-8 (activo)

Resistencia de níquel (hierro fundido alto en níquel)

Acero inoxidable al cromo, 13% (activo)

Fierro fundido

Acero o hierro

Aluminio 2024 (4,5 Cu, 1,5 Mg, 0,6 Mn)

Cadmio

Aluminio de pureza comercial (1100)

Zinc

Magnesio y aleaciones de magnesio

3.3. Corrosión en Rendija.

Dentro de rendijas y otras áreas recubiertas de las superficies metálicas expuestas a un medio corrosivo ocurre con frecuencia una intensa corrosión localizada. Este tipo de ataque está generalmente asociado a pequeños

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