DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORROSION

1.-OBJETIVOS: Determinar la velocidad de corrosión en los diferentes metales. analizar el fenómeno de corrosión electroquímica en los diferentes

metales.

2.-FUNDAMENTO TEORICO

La velocidad de corrosión es un tema industrial complejo que necesita de un estudio constante de una serie de factores variables que pueden llegar a ocasionar dicho proceso de oxidación.

La corrosión de metales -desde los livianos como el aluminio hasta otros materiales como el acero- más allá de ser un fenómeno químico físico de oxidación, representa, sin duda, una problemática importante de orden industrial, económico y hasta social, incluida la salud y en ella la seguridad.

Cinetica de corrosiónComo en cualquier proceso electroquímico, la velocidad de corrosión viene dada por la Corriente. Sin embargo, muchas veces nos referimos a la velocidad de corrosión en unidades de masa por unidad de área por unidad de tiempo. Para dar una idea, unacorriente de corrosión de 8mAcm-2 en el acero, equivale a 20 mg dm-2 día-1. Es fácil la interconversión si se conoce la densidad del material.

En cuanto a la corriente de corrosión, estará limitada por el paso más lento de toda laSecuencia de etapas que tienen lugar. Las posibilidades son:

- La transferencia electrónica en el ánodo.- El transporte de especies a través del electrolito.- La transferencia electrónica en el cátodo.

Las cinéticas de los sistemas en corrosión son muy complejas y no están comprendidas totalmente. Sin embargo, examinaremos algunos de los aspectos básicos de la cinética de la corrosión.

La cantidad de metal uniformemente corroído de un ánodo o electrodepositado sobre un cátodo, en una disolución acuosa durante un periodo de tiempo, se puede determinar usando la ecuación de Faraday, que establece:

w = I t M / n F (12.36)

donde w = peso del metal (g), corroído o electrodepositado en una solución acuosa en un tiempo t (segundos), I = flujo de corriente (A), M = masa atómica del metal (g/mol), n = número de electrones/átomo producido o consumido en el proceso y F es la constante de Faraday, 96500 C/mol o 96500 A·s/mol.

CALCULO DE VELOCIDAD DE CORROSION.

En la practica realizada se determino por el peso de los metales después de haberse corroído.

a) Método gravimétricoPara determinar la velocidad de corrosión por este método hay que someter al materialen estudio a un ataque del agente corrosivo durante un periodo de tiempo bastante largo.Una vez finalizado el ataque se determina el cambio de peso que el material experimenta con el fin de obtener la velocidad de corrosión en m.d.d. es decir mg de material perdido por día transcurrido y dm2 de área de material expuesto.

3.-Materiales y equipos Probetas de acero, cobre y aluminio. Vaso de precipitado. Agua destilada Pipeta Papel de lijar Papel ph Balanza Agitador de vidrio Pasta de pulir Solvente orgánico. etc

1. PROCEDIMIENTO:

a) Limpiar las superficies de los metales hasta quedar totalmente limpia.b) Si la probeta tiene oxido decapar mediante un acido.c) Desengrasar mediante un solvente orgánico.d) Pulir la probeta con pasta de pulir.e) Desengrasar nuevamente la probeta y no tocar con la mano.

f) Pesar la probeta.g) Preparar la solución de acido sulfúrico al 5,10 y 15 por ciento.h) Cada probeta introducir de forma simultanea en la solución.i) Dejar la probeta en la solución durante 5 dias

2. CUESTIONARIO:

(1) Graficar Tiempo vs temperatura de horno.(2) Grafica el Tiempo De Oxidación vs peso final de la

probeta.(3) Escribir las posibles reacciones de oxidación y

determinar la energía libre (ΔG) y la presión parcial del oxigeno en el horno (PO2) utilizando el diagrama de Ellingham.

(4) Sustente por que el material metálico a altas temperaturas tiende a oxidarse.

(5) Indicar que criterios se deben tomar en cuenta para evitar la corrosión a altas temperaturas en procesos industriales.

(6) Clasificar las capas de óxidos formadas por diferentes metales según Pilling Betworth.

N° DE PROBETA MATERIAL

TIEMPO

(min.)

PESO INICIAL

(g)

PESO FINAL.

(g)

TEMPERATURA (°C)

MEDIDAS Largo X Ancho

(cm x cm)1

Al20 1.32 1.305 200 3.29 x 1.84

2 15 1.58 1.520 400 3.12 x 2.251

Cu

20 4.50 4.525 200 3.56 x 3.122 15 4.00 4.442 400 3.32 x 3.163 15 4.90 3.975 600 3.69 x 3.334 15 4.50 3.590 800 3.20 x 3.571

Fe

20 1.90 1.897 200 5.33 x 2.972 15 1.90 1.845 400 5.11 x 3.193 15 1.90 1.825 600 5.09 x 3.224 15 1.90 1.795 800 5.07 x 3.15

(1) Graficar Tiempo vs temperatura de horno.

aluminioTEMPERATURA (°C) TIEMPO (min.)

200 20400 35

cobretemperatura tiempo

200 20400 35600 50800 65

acero

TEMPERATURA (°C) TIEMPO (min.)

150 200 250 300 350 400 4500

10

20

30

40

temperatura (⁰C)

tiem

po (m

in)

100 200 300 400 500 600 700 800 9000

20

40

60

80

temperatura (°C)

tiem

po (m

in)

200 20

400 35

600 50

800 65

(2) Grafica el Tiempo De Oxidación vs peso final de la probeta.aluminio

TIEMPO (min.) PESO FINAL. (g)

20 1.30535 1.305

cobreTIEMPO (min.) PESO FINAL. (g)

20 4.525

100 200 300 400 500 600 700 800 9000

20

40

60

80

temperatura (°C)

tiem

po (m

in)

18 20 22 24 26 28 30 32 34 361.3041.3051.3051.306

Aluminio

tiempo (min.)

peso

fina

l (gr

)

35 4.44250 3.97565 3.590

aceroTIEMPO (min.) PESO FINAL. (g)

20 1.89735 1.84550 1.82565 1.795

(3) Escribir las posibles reacciones de oxidación y determinar la energía libre (ΔG) y la presión parcial del oxigeno en el horno (PO2) utilizando el diagrama de Ellingham.

Para la formación Al2O3

10 20 30 40 50 60 700.000

2.000

4.000

6.000

Cobre

tiempo (min.)

Peso

Fin

al (g

r)

10 20 30 40 50 60 701.7001.7501.8001.8501.9001.950

Acero

Tiempo (min)

Peso

Fin

al (g

r)

ΔG⁰ T (⁰C) T (⁰K)-265978.242 200 473-265969.042 400 673

K P(O2) (atm)8.045E+122 1.243E-123

2.38707E+86 4.18923E-87

Para el Fe2O3 (Hematita)

ΔG⁰ T (⁰C) T (⁰K)-130979.19 200 473-130970.39 400 673-130961.59 600 873-130952.79 800 1073

Cálculo de la presión de O2

Teniendo en cuenta que Gº se puede expresar como:

(Calorías)

K P(O2) (atm)3.34192E+60 2.99229E-613.42618E+42 2.91871E-43

6.13891E+32 1.62895E-334.72953E+26 2.11437E-27

Para la formación Cu2O

ΔGº = -80999.04298-3.393881*T *lnT+59.0.3344168*T (calorías)

ΔG⁰ T (⁰C) T (⁰K)-62962.997 200 473-56142.243 400 673-49526.285 600 873-43067.221 800 1073

(Calorías)

K P(O2) (atm)1.24304E+29 8.04477E-301.71051E+18 5.8462E-192.50962E+12 3.98467E-13592523889.1 1.6877E-09

(4) Sustente por que el material metálico a altas temperaturas tiende a oxidarse.

Por que hasta cierta temperatura el metal aumenta la velocidad de oxidación, pero es menos propenso a oxidarse. Es decir a mayor temperatura, mayor velocidad de oxidación y menos opciones de oxidarse.

A altas temperaturas empieza a entrar en cinética los átomos dejando espacios e intersticios en donde el oxigeno tiene la facilidad de ingresar. Cuanto mas propenso este el metal de entrar en “excitación” tiene mas probabilidades de oxidación al mismo tiempo a altas velocidades.

(5) Indicar que criterios se deben tomar en cuenta para evitar la corrosión a altas temperaturas en procesos industriales.

Uno de los métodos mas eficientes y adecuados es el control adecuado de la presión parcial del oxigeno y de la cantidad molecular de oxigeno presente dentro del horno.

Otros métodos que quizá podría tomarse en cuenta pueden ser el control de tiempo dentro del horno (evitar que el metal este expuesto a altas temperaturas periodos de tiempo largos).

(6) Clasificar las capas de óxidos formadas por diferentes metales según Pilling Betworth.

de acuerdo a los metales que se sometieron en practica a altas temperaturas (cobre, acero y el aluminio) según Pilling Betworth, los metales como el cobre y el hierro tienen películas protectoras; debido a que la relación (R) > 1, pero están expuestos a resquebrajamientos.

El Aluminio es un metal que forma una película súper protectora, también tiene una relación de oxido-metal (R)>1.

3. ANEXOS:

Fotos: