FENOMENOS DE DEGRADACION DE LOS MATERIALES

Índice

REDOX. 3

Oxidación y corrosión. 4

Corrosión electroquímica o corrosión en líquidos. 5

1.1 TIPOS DE CORROSIÓN 6

CORROSION UNIFORME 6

CORROSION LOCALIZADA 6

 CORROSIÓN MACROSCÓPICA 6

 Corrosión Galvánica: 6

 Corrosión por Erosión 7

 Corrosión por Agrietado 8

 Corrosión por Exfoliación 9

 Corrosión de Ataque Selectivo 10

 CORROSIÓN MICROSCÓPICA: 10

 Corrosión Intergranular 10

 Corrosión de Fractura por Tensión 11

METODOS PARA PREVENIR LA CORROSION 13

ALTERACIÓN DEL ENTORNO 16

MATERIALES USADOS PARA LA PROTECCION CONTRA LA CORROSION 17

SOLUCIONES CONTRA LA CORROSION 21

¿POR QUÉ EL ZINC PROTEGE EL ACERO? 25

1.2. FUNDAMENTOS Y FACTORES DE LA DEGRADACIÓN DE LOS MATERIALES. 28

Fatiga. 28

Corrosión por fatiga 28

Cavitación. 28

Corrosión por Cavitación 29

Corrosión por erosión. 30

Fluencia 31

Fragilización. 32

Desgaste. 34

Corrosión bajo tensión 35

REDOX.

Las reacciones redox o de óxido-reducción son aquellas donde hay movimiento de electrones desde una sustancia que cede electrones (reductor) a una sustancia que capta electrones (oxidante).

• La sustancia que cede electrones, se oxida.

• La sustancia que gana electrones, se reduce.

Puede sonar raro que la sustancia que se oxida pierda electrones y la sustancia que se reduce gane electrones, porque uno se pregunta, ¿cómo se puede reducir una sustancia que está ganando algo? Precisamente porque lo que está ganando son electrones, que tienen carga negativa.

• La sustancia que se oxida al reaccionar, reduce a la otra sustancia con la cual está reaccionando, porque le está regalando electrones: decimos que es un reductor.

• La sustancia que se reduce al reaccionar, oxida a la otra sustancia con la cual está reaccionando, porque le está quitando electrones: decimos que es un oxidante.

Oxidación y corrosión.

Los materiales están expuestos continuamente a los más diversos ambientes de interacción material-ambiente provoca, en muchos casos, la pérdida o deterioro de las propiedades físicas del material. Los mecanismos de deterioro son diferentes según se trate de materiales metálicos, cerámicos o polímeros (plásticos). Así, en el hierro, en presencia de la humedad y del aire, se transforma en óxido, y si el ataque continúa acaba destruyéndose del todo. Desde el punto de vista económico, la corrosión ocasiona pérdidas muy elevadas.

En los materiales metálicos, el proceso de deterioro se llama oxidación y corrosión. Por otro lado, en los cerámicos las condiciones para el deterioro han de ser extremas, y hablaremos también de corrosión. Sin embargo, la pérdida de las propiedades de los materiales polímeros se denomina degradación.

En los deteriores de materiales podemos distinguir dos procesos:

1. Oxidación directa: Resulta de la combinación de los átomos metálicos con los de la sustancia agresiva. Ejemplos:

2 Fe + O2 2 FeO (herrumbre-óxido) (oxidación → por oxígeno como causa)

Fe + S → FeS (sulfuro) (oxidación por azufre como causa)

Esto lleva a que el metal, con el tiempo, pase de tener un estado libre (puro) a tener un estado combinado con otros elementos (óxidos, carbonatos, sulfatos,...)

En este caso, los productos de la reacción quedan adheridos a la superficie del metal. En algunos casos, se forman películas protectoras que los aíslan del agente corrosivo. El caso más corriente es el ataque por oxígeno. En este caso, sobre el metal se forma una capa de óxido que, en algunos casos auto protege al metal de una mayor oxidación. Cu, Ni, Sn, Al, Cr,... Los ambientes son secos.

Pero el oxígeno no es el único agente, pues también puede intervenir el cloro (Cl2), el azufre (S), el hidrógeno (H2), el monóxido de carbono (CO), el dióxido de carbono (CO2),...

En los procesos de oxidación, los metales pasan de su estado elemental a formar iones positivos (cationes) por pérdida de electrones.

M → Mn+ + ne-

Siendo n el número de electrones que se pierden. A esta reacción se le llama reacción de oxidación o reacción anódica.

El proceso de oxidación se acelera si la temperatura de eleva.

Corrosión electroquímica o corrosión en líquidos.

En este caso, el metal es atacado por un agente corrosivo en presencia de un un electrolito. (Un electrólito o electrolito es cualquier sustancia, normalmente líquida, que contiene iones libres, que se comportan como un medio conductor eléctrico.

Normalmente un electrolito es una disolución, en la que el disolvente suele ser agua y el soluto otra sustancia). El ejemplo más conocido es el agua del mar (el cloruro sódico es un agente corrosivo), que actúa como electrolito.

Los procesos de corrosión son procesos electroquímicos, ya que en la superficie del metal se generan “micropilas galvánicas” en las que la humedad actúa como electrolito. El metal actúa como ánodo (polo positivo) y, por lo tanto, se disuelve. Así, el electrolito actúa como medio conductor a través del cual viajan las cargas que abandonan los electrones del ánodo que se corroe, el metal.

Existe un tipo de corrosión de tipo electroquímico que aparece cuando se juntan metales diferentes o son conectados eléctricamente. Al producirse el contacto, el metal más electronegativo desempeña el papel de ánodo y, por tanto, sufre la corrosión.

Definiciones que te aclaran las cosas:

a) Ánodo: Metal que cede electrones y se corroe.

b) Cátodo: Receptor de electrones.

c) Electrolito: Líquido que está en contacto con el ánodo y el cátodo. Debe ser conductor eléctrico. Este líquido proporciona el medio a través del cual se asegura el desplazamiento de cargas eléctricas desde el ánodo hasta el cátodo.

1.1 TIPOS DE CORROSIÓN

Los tipos de corrosión se dividen en:

CORROSION UNIFORME

Todo el metal se va oxidando a la misma velocidad sobre toda la superficie, puede ser del tipo seca cuando se considera una reacción con gases a altas temperaturas o húmeda cuando para su formación se requiere un medio liquido.

CORROSION LOCALIZADA

Esta únicamente afecta ciertas zonas del material, normalmente pequeñas, pero su acción se considera devastadora dentro de la industria, esta se subdivide en corrosión macroscópica y microscópica.

 CORROSIÓN MACROSCÓPICA: Se representa en formas localizadas de mayor magnitud, tenemos varios tipos:

 Corrosión Galvánica: Para este tipo de corrosión se necesita la presencia de dos metales diferentes puestos en contacto o conectados por medio de un conductor eléctrico son expuestos a una solución conductora también se le llama corrosión bimetálica.

Cada metal posee una cantidad de energía denominada potencial eléctrico, la misma que determina en este caso la aparición de uno de los metales como ánodo siendo este el de mayor potencial, y el de menor energía obviamente actuara como cátodo. En este caso, existe una diferencia en potencial eléctrico entre los metales diferentes y sirve como fuerza directriz para el paso de la corriente eléctrica a través del agente corrosivo, de tal forma que el flujo de corriente corroe uno de los metales del par formado.

Se debe tomar en cuenta que un punto importante en esta clase de corrosión la relación entre áreas expuestas de ánodo y cátodo, mientras más grande es la diferencia de potencial entre los metales, mayor es la probabilidad de que se presente este tipo de corrosión, debiéndose notar que solo causa deterioro en uno de los metales, mientras que el otro del par casi no sufre daño.

El metal que se corroe recibe el nombre de metal activo, mientras que el que no sufre daño se le denomina metal más noble.

La relación de áreas entre los dos metales es muy importante, ya que un área muy grande del metal noble comparada con el metal activo, acelerara la corrosión, y por el contrario, una mayor área del metal activo comparada con el metal noble disminuye el ataque del primero.

La corrosión galvánica a menudo puede ser reconocida por el incremento del ataque junto a la unión de los metales, y puede ser controlado por el uso de aislamientos o restringiendo el uso de uniones de metales cuando ellos forman diferencias de potencial muy grande en el medio ambiente en el que se encuentran. Esta diferencia de potencial puede ser medida utilizando como referencia la serie galvánica de los metales y aleaciones, en la serie de los potenciales tipo (standard) de oxido de reducción.

Otro método para reducir la corrosión galvánica, es evitar la presencia de grandes áreas de metal noble con respecto a las de metal activo.

 Corrosión por Erosión: Este tipo de corrosión es común en algunas partes dentro de maquinaria, tal como ejes, o engranajes; se caracteriza al igual que la galvanica por tener dos metales en contacto, pero la diferencia radica en el movimiento o vibración al que están expuestos, lo cual en la mayoría de los casos aumenta la velocidad del fenómeno al provocar la pérdida por fricción de alguna película que pueda proteger las superficies de los metales que están en contacto.

La corrosión por erosión, generalmente tiene la apariencia

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