INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIA APLICADA Y TECNOLOGÍA AVANZADA UNIDAD ALTAMIRA

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Reporte de práctica

PROGRAMA CURSO NOMBRE DE LA ASIGNATURA

MAESTRÍA EN TECNOLOGÍA AVANZADA

2014-1 TÉCNICAS ELECTROQUÍMICAS

PRÁCTICA NO. NOMBRE DE LA PRÁCTICA DURACIÓN

1 Potencial a circuito abierto,

Resistencia a la polarización, curvas de Tafel

1 SESIÓN

1 INTRODUCCIÓN

Las técnicas electroquímicas consisten en introducir una señal (puede ser corriente o potencial) en el sistema de estudio y obtener información del mismo analizando la respuesta eléctrica que genera a dicha señal. La extrapolación de Tafel requiere un único proceso de reducción cuya etapa determinante de la velocidad sea la transferencia de carga (control por activación). Se trabaja con curvas de polarización experimentales y aparentes, pues no se ajustan exactamente al proceso de corrosión ya que para su registro es necesario desplazar al sistema del equilibrio. Este método resulta útil para determinar la velocidad de corrosión. La técnica de resistencia a la polarización es particularmente útil como un método de rápida identificación de la tasa de corrosión presente y el efecto de las acciones tomadas contra ésta, prolongando así la vida útil del material.

2 OBJETIVOS

Desarrollar el conocimiento práctico de las técnicas electroquímicas. Familiarizar los conceptos de Vcorr, Icorr, Eeq Determinar la velocidad de corrosión de dos materiales en un mismo medio.

3 MATERIAL

1 potenciostato 1 electrodo de referencia (Calomel) 1 contraelectrodo (grafito) 2 sustratos de acero al carbono (3x3 cm) 2 sustratos de aluminio (3x3 cm) 1 solución de NaCl 3% wt 1 celda electrolítica 1 placa de cobre Caimanes

4 DESARROLLO EXPERIMENTAL

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Una vez realizadas las conexiones correspondientes, se procede a realizar la prueba de potencial a circuito abierto. El valor de potencial registrado fungirá como “cero de referencia” para las pruebas de Rp y Tafel. Es aconsejable para la realización de técnicas electroquímicas, comenzar por aquellas que perturben en menor medida al sistema, es decir, que involucren un estímulo (ya sea potencial o corriente) de menor a mayor valor. De acuerdo con la teoría, la técnica de resistencia a la polarización opera bajo una aplicación de potenciales de ± 30 mV, y las curvas de Tafel con valores de ±250 mV. Bajo esta consideración se siguió el orden Rp<Tafel para la realización de las pruebas. El software permite introducir el valor de potencial de equilibrio registrado en la prueba de OCP. La velocidad de barrido para ambas pruebas fue de 0.167 mV/s de acuerdo a la norma ASTM G59-97(2014)[1]. La cantidad de solución vertida en la celda electrolítica fue de 90 mL. Cada prueba se realizó por duplicado para fines de repetibilidad.

5 RESULTADOS

Figura 1. Diagrama de OCP del aluminio y

acero al carbono en una solución de NaCl.

Es evidente la diferencia del valor de

potencial de ambos materiales.

Figura 2. Diagrama de Rp del aluminio y

acero al carbono en una solución de NaCl.

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6 ANÁLISIS DE RESULTADOS

Para las pendientes de Tafel, en base a la teoría, se trazan a partir de 120 mV, con, al menos, una década de corriente de linealidad. Por lo tanto:

Una vez trazadas las pendientes, se toma el valor de corriente del cruce de ambas:

| | | |

| | | |

Material ba

(mV/dec)

bc

(mV/dec)

Rp

(Ω.cm2)

Icorr

(A/cm2)

Vcorr

(mpy)

Acero al carbono

55.43 44 3623 9.61E-06 1.8088

Aluminio 638.29 882.35 3581 1.56E-04 0.1046

Figura 3. Curvas de Tafel del aluminio y

acero al carbono en una solución de NaCl.

Barrido de ±230 mV.

Tabla 1. Resultados obtenidos. Valores de las pendientes, resistencia a la polarización

y corriente y velocidad de corrosión.

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7 CONCLUSIONES

La extrapolación de Tafel es una técnica relativamente sencilla que resulta conveniente para la determinación de la velocidad de corrosión en un tiempo de experimentación menor y número de cálculos, además, cuenta con la ventaja del registro, por parte del equipo, de las variaciones que ocurren durante las reacciones en tiempo real. Es posible observar la parte catódica y anódica del sistema. Basta con determinar Icorr para realizar el cálculo de Vcorr. Podría considerarse un método subjetivo, dado que los datos de la pendiente dependerán del usuario, es una técnica restringida por la transferencia de carga y además, destructiva por el sobrepotencial que involucra. Mediante la técnica de resistencia a la polarización es posible calcular la velocidad de corrosión, sin embargo, depende de las pendientes de Tafel. Las pendientes con valores entre 60-120 mV indican un mecanismo de transferencia de carga. De acuerdo a la tabla de resultados, la velocidad de corrosión del acero en un medio con presencia de cloruros es, al menos, 17 veces mayor que la del aluminio.

8 BIBLIOGRAFÍA

[1] G59−97 Standard Test Method for Conducting Potentiodynamic Polarization Resistance Measurements