Carlos Yez Veiga

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Corrosin en los metales:

1. Defnase la corrosin:

Corrosin es la destruccin de un material por interaccin qumica, electro-qumica, o

metalrgica. Es un proceso inverso a la obtencin del metal debido a la inestabilidad de

los metales en sus formas refinadas, volviendo a sus estados originales a travs de los

procesos de corrosin.

2. Cmo difiere la corrosin de la erosin?

La corrosin es un proceso qumico, mientras que la erosin es un proceso puramente

qumico que no afecta a la naturaleza de los materiales. En la corrosin intervienen

fenmenos electroqumicos, mientras que la erosin es un proceso mecnico de desgaste

por contacto, rozamiento o vibracin entre superficies de contacto, o entre el material y el

medio exterior.

3. Explquese el mecanismo de corrosin electroqumica.

La corrosin electroqumica es un proceso de oxidacin- reduccin, en el que se produce

un flujo de electricidad entre ciertas reas o zonas de la superficie de un metal a travs de

un electrolito, el cual es cualquier solucin que contiene iones.

En estas zonas, entre las que se crea el circuito elctrico, existe una diferencia de

potencial elctrico debido a las distintas naturalezas de los metales o aleaciones puestas

en contacto.

Con la descomposicin de la aleacin o del metal de cada una de estas reas,

denominadas nodo y ctodo, tender a desaparecer o igualarse este potencial.

Los potenciales electroqumicos de cada sustancia qumica estn tabulados y son

relativos a un electrodo de referencia que se supone posee potencial cero. En la tabla que

usamos el electrodo de referenecia es el de hidrgeno.

4. Por qu la corrosin ocurre generalmente en el nodo?

En el nodo tiene lugar el proceso de oxidacin y por lo tanto los tomos del metal

quedan cargados positivamente al desprenderse de los electrones correspondientes,

separndose de la superficie del slido y pasando de esta forma a la solucin como iones

positivos. Los electrones quedan en el metal que los conduce hasta el ctodo, lugar en el

que ocurre la reduccin de los cationes, que proceden del electrolito, al unirse a estos

electrones que proceden del nodo.

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5. Qu determina si un rea dada es andica o catdica?

La diferencia en el potencial electroqumico de los metales, de distinta naturaleza,

implicados.

La diferente naturaleza interna de los tomos de las sustancias que contienen dichas

zonas viene cuantificada por una diferencia de potencial, respecto del hidrgeno. Cada

sustancia tendr una posicin en esta tabla de potenciales relativos. Cuando una

sustancia tiene un potencial de oxidacin ms positivo que el de otra la primera se

oxidar y la segunda se reducir. Ejemplo:

Cu Cu+2 + 2e- o = -0,345 v

Zn Zn+2 + 2e- o = 0,762 v

En este caso vemos que el Zn tiene el potencial de oxidacin ms positivo que el Cu, por

lo tanto el Zn se oxidar y el cobre se reducir.

La relativa concentracin de ambos iones comprendidos en la reaccin tiene una

influencia determinante sobre el potencial elctrico. Si la concentracin inico-metlica se

incrementa con referencia a la concentracin inica reducible, habr una reduccin en el

potencial.

La lista de la tabla de potenciales dados est ordenada en orden decreciente de actividad.

Los metales ms activos se encuentran en la parte superior y muestran una gran

tendencia a actuar sobre los que se encuentran ms abajo.

6. Cul es la limitacin que tiene el empleo de la serie electromotriz en la

corrosin de metales?

Esta tabla se ha confeccionado en unas condiciones denominadas estandar, es decir a 1

atmsfera de presin, 25 C y las concentraciones inicas han de ser 1 molar.

En condiciones reales, en otros electrolitos, el comportamiento de estos iones o metales

puede ser diferente, por lo que en lugar de esta tabla se utiliza otra, denominada serie

galvnica; la cual se basa en las experiencias con combinaciones de metales en gran

variedad de ambientes.

7. Cmo afecta la distancia entre metales en la serie galvnica a la rapidez de

corrosin?

La distancia de separacin en esta serie de dos metales es directamente proporcional a

la diferencia de potencial entre ellos, y cuanto ms grande sea esta diferencia mayor ser

la velocidad de corrosin. El metal situado en la parte superior ser andico y sufrir la

corrosin, mientras que el situado en la parte inferior ser catdico.

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8. Por qu el aluminio y el cromo muestran superior resistencia la corrosin?

El in metlico se elimina mediante la formacin de un compuesto insoluble precipitado

sobre el nodo, y esta pelcula es adherente e impermeable a la solucin de corrosin,

resultando un aislamiento completo y deteniendo de esta forma la corrosin.

9. Qu se entiende por anodizado y cmo afecta ste a la resistencia contra la

corrosin por esfuerzo?

El anodizado consiste en la formacin de una pelcula gruesa de xido o de sal; para ello

se hace reaccionar el metal con una solucin que produce la pelcula deseada.

La formacin de esta pelcula protectora puede minimizar la aparicin de fisuras y

disminuir la corrosin en estas zonas.

10. Cules son los tres factores necesarios para formar una celda galvnica?

Dos electrodos conectados con una diferencia de potencial y sumergidos en el electrolito

adecuado constituyen los factores necesarios para formar una celda galvnica o pila.

11. Explquese y descrbase el mecanismo de deszincificacin.

Es una corrosin localizada que aparece cuando el latn est en contacto con el agua del

mar o con el agua dulce cuyo contenido en oxgeno y dixido de carbono sea elevado.

La deszincificacin supone la disolucin de la aleacin y la posterior deposicin de cobre

poroso inadherente. Este proceso en caso de no pararse progresar a travs de la

seccin recta del metal, dando lugar a que se produzcan filtraciones a travs de la capa

de cobre porosa. Si esta corrosin tiene lugar en un rea determinada se conoce como

descincificacin localizada. La adicin a los latones amarillos de pequeas cantidades

de Sn o Sb reduce al mnimo el riesgo de la aparicin de descincificacin.

12. Analcense las diferencias y semejanzas entre la corrosin intergranular y la

corrosin por esfuerzo.

La corrosin intergranular es otro ejemplo de corrosin no uniforme que se produce

cuando existe una diferencia de potencial entre las fronteras de grano y el resto de la

aleacin. Este tipo de corrosin tiene lugar generalmente cuando ocurre la precipitacin

de una fase desde una solucin slida.

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Como la precipitacin suele ocurrir ms rpido en las fronteras de grano, el material en la

vecindad de las fronteras de grano pierde cantidades del elemento disuelto, creando una

diferencia de potencial, y la frontera se disolver preferentemente. Como consecuencia

aparecer una prdida apreciable en las propiedades mecnicas del metal.

La corrosin por esfuerzo es la aceleracin de la corrosin en ciertos ambientes cuando

los metales se someten a esfuerzos externamente o contienen esfuerzos tensiles internos

debidos al trabajo en fro. Las fisuras pueden ser transgranulares o intergranulares o una

combinacin de ambas. La magnitud del esfuerzo necesario para producir la falla del

material depende del medio corrosivo y de la estructura del metal base. La corrosin por

esfuerzo es uno de los ms importantes tipos de corrosin, porque puede ocurrir en

muchsimos metales.

Ambos tipos de corrosin tienen un efecto muy poderoso sobre las propiedades

mecnicas del metal. La reduccin en resistencia se debe no a la cantidad de metal

eliminado, sino a la concentracin de esfuerzos producidas por las fisuras finas.

13. Descrbanse los siguientes acontecimientos: corrosin por formacin de

pequeos agujeros en la superficie, corrosin por cavitacin. corrosin por

grieta, y corrosin por rozamiento.

Corrosin por formacin de pequeos huecos. Est provocada por la falta de

homogeneidad de la aleacin o del metal, estas irregularidades en la composicin y

estructura cristalina ocasionan diferencias de potencial en sitios localizados que van a dar

lugar a agujeros profundos y aislados.

Corrosin por cavitacin. Se produce con el choque de las burbujas y cavidades dentro de

un lquido. El movimiento de vibracin entre una superficie y un lquido es tal, que se

aplican repetidas cargas a la superficie, produciendo esfuerzos muy altos cuando se

forman estas burbujas y chocan regularmente. Estos choques producen impactos de alto

esfuerzo que eliminan gradualmente partculas de la superficie, formando de manera

eventual profundos agujeros sobre la superficie, depresiones y marcas.

Corrosin por grieta. Este tipo de corrosin incluye diferentes tipos como son:

La unin de dos metales diferentes expuestos a un ambiente corrosivo; grietas que

retienen soluciones y tardan cierto tiempo en secar.

El ataque de estas grietas se puede acelerar por la existencia de un diferencial en la

concentracin de oxgeno.

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El exterior de la aleacin es catdico y puede estar en contacto con el oxgeno; el interior

de la grieta es andico y el depsito de la corrosin, insoluble, alrededor del centro

andico tiende a excluir oxgeno, resultando un rea de potencial elctrico incrementado y

baja concentracin de oxgeno.

La corrosin ocurre en la zona deficiente en oxgeno.

Corrosin por rozamiento. Es un tipo comn de dao a la superficie producido por

vibracin que causa choques o rozamientos en la interfaz de superficies sometidas a altas

cargas y estrechamente ajustadas. La corrosin por rozamiento destruye los cojinetes y

las dimensiones adems de reducir la resistencia a la fatiga. Este tipo de corrosin es un

fenmeno mecnico-qumico. Cuando dos componentes se rozan, fuerzas adhesivas

hacen que pequeas partculas de la superficie se suelden. Con continuos y ligeros

movimientos, las partculas soldadas se arrancan de las superficies opuestas y

reaccionan qumicamente con el medio, formando un depsito de polvo o escombro en la

unin.

14. Explquese lo que es proteccin catdica.

La proteccin catdica consiste en colocar el metal que normalmente sera corrodo, en

contacto elctrico con uno que est encima de l en la serie galvnica. De este modo, el

metal ms activo llega a ser el nodo y el metal corroble el ctodo. Los metales

empleados en este tipo de proteccin son el Zn y el Mg; Existen casos en que se emplean

como nodos material inerte como carbn, grafito o platino a los que se le suministra una

corriente por medio de una fuente de voltaje externa.

15. Enumrese siete mtodos de proteccin contra la corrosin y explquese por

qu cada mtodo es efectivo.

1) Utilizacin de metales de alto grado de pureza. Tiende a reducir la corrosin al

minimizar las inhomogeneidades.

2) Empleo de adiciones de aleacin. Algunas adiciones de determinados metales a

aleaciones mejoran la resistencia a la corrosin, como ocurre con la adicin de Ti y Nb

( culombio) a aceros austenticos con el fin de reducir la cantidad de carbono que

reacciona con el Cr precipitando carburos de cromo en las fronteras de grano.

Tambin estas adiciones pueden producir pelculas de xido superficial no porosas y

adherentes o bien pueden ayudar a su formacin como es el caso de adiciones de

manganeso y aluminio a aleaciones al cobre , y en adiciones de magnesio a aluminio.

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3) Utilizacin de tratamientos trmicos. El tratamiento trmico provoca una

homogeneizacin en las soluciones slidas, especialmente en las fundidas, as como

suprime tambin las tensiones ocasionadas por el trabajo en fro. Este tipo de

tratamiento se aplica para evitar la corrosin por esfuerzo.

4) Diseo adecuado. Las uniones deben disearse de forma que se reduzca la tendencia

de los lquidos a entrar y ser retenidos. El contacto entre materiales lejanos en la

serie electromotriz debe evitarse o de ser imposible esto, utilizar un aislante entre ellos

como hule o plstico para reducir la posibilidad de corrosin galvnica. Las grietas,

producidas en los esfuerzos por torsiones al usar tornillos, pueden evitarse usando

soldaduras en lugar de sujetadores mecnicos o empleando empaquetaduras

aislantes entre las superficies paralelamente maquinadas.

5) La Proteccin catdica. Ya descrita anteriormente.

6) Empleo de inhibidores. Los inhibidores son agentes qumicos que cuando se aaden

a la solucin corrosiva, reducen o eliminan el efecto corrosivo de la misma. En la

mayora de los casos, el inhibidor formar una capa protectora sobre la superficie del

metal. Los inhibidores se agregan a los anticongelantes para los radiadores de los

coches. Los agentes de la oxidacin producen pelculas de xido sobre la superficie

del metal que puede ser aluminio, cromo o manganeso.

7) Revestimientos superficiales. Pueden ser pinturas, pelculas de xido y sal y

revestimientos metlicos.

El empleo de pinturas y otros revestimientos orgnicos se realiza principalmente para

mejorar la apariencia de las superficies y estructuras. El empleo de pinturas en la

proteccin de la corrosin es slo efectivo durante el tiempo que se conserve intacta.

Las pelculas de sal y de xido se obtienen haciendo reaccionar al metal con una solucin

que produce la pelcula deseada.( Parkerizado, anodizado y pasivacin).

Los revestimientos metlicos pueden obtenerse mediante una variedad de mtodos, como

metalizado, revestimiento por inmersin en un bao de metal fundido como estao o Zinc,

electrodeposicin, difusin y enlazamiento. La mayor parte de los revestimientos

metalizados contra la corrosin son de zinc y aluminio, emplendose en trabajos sobre

hierro y acero, ya que ste es catdico frente a ellos.

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La mayora de los revestimientos emplean selladores orgnicos o prerrevestimientos

(bases).

El revestimiento metlico por inmersin en un bao coherente se utiliza principalmente

para aplicar al acero un revestimiento de zinc ( galvanizado), estao , cadmio, aluminio o

plomo. Para evitar la tendencia a escarapelarse en los doblamientos el espesor de la capa

de compuestos intermetlicos debe estar controlado adecuadamente.

Los revestimientos electrodepositados se usan con fines decorativos principalmente, pero

tambin con fines industriales para proteger de la corrosin y adems otras propiedades

superficiales, tales como resistencia al desgaste, alta conductividad elctrica, mejorar la

capacidad de la soldadura, etc.

La impregnacin como el caso del zinc y el enlazamiento por fundicin en caliente o

laminado son procesos englobados como revestimientos metlicos y que presentan una

proteccin efectiva frente a la corrosin.