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• John Titor

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5.1. Corrosión: mecanismos y tipos. La corrosión de un material metálico se define como una reacción química o electroquímica entre un metal y su ambiente, que produce un deterioro de este y de sus propiedades. Este proceso, que ocasiona, generalmente, pérdida de material, no debe ser confundido con otro tipo de acciones físicas como pueden ser el desgaste o la erosión. A causa de los procesos corrosivos, el metal pierde su estado elemental y pasa a un estado con binado, más estable desde el punto de vista termodinámico. La corrosión puede verse como un fenómeno opuesto a la metalurgia extractiva. La mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza en estado combinado, más estable, formando por ejemplo óxidos, sulfuras o carbonatos. A partir de estos compuestos, los metales puros se obtienen mediante procesos complejos realizados a altas temperaturas en atmósferas reductoras, procesos electroquímicos u otros, que normalmente requieren grandes apones energéticos. Los metales así obtenidos, al quedar en contacto con el ambiente, tienden a volver a las condiciones iniciales de las cuales se les transformó para su utilización práctica. Desde el punto de vista de la química del proceso. los átomos metálicos se transforman en iones, cediendo sus electrones a un elemento no metálico (por ejemplo, el oxígeno). Sin embargo, no todos los metales presentan esta tendencia a reaccionar con el medio ambiente. En consecuencia, los materiales metálicos pueden clasificarse como metales nobles, que son estables en su forma elemental (por ejemplo, el Hg, Ag, Pd, Pt y Au), o metales activos, que son estables en forma combinada (por ejemplo, el Na, Ca, Al, Cr, Ti, Fe...).

Corrosión química En la corrosión química un material que se disuelve en líquido corrosivo se seguirá disolviendo hasta que se consuma totalmente o se sature el líquido. Ataque por metal líquido. Los metales líquidos atacan primero un solido en lugares de alta energía, como son los limites de grano. Si estas regio0nes continúan siendo atacadas de manera preferencial, en ultima estancia presentaran grietas. Con frecuencia esta forma de corrosión se complica por la presencia de fundentes que aceleran el ataque o por corrosión electroquímica. Metales agresivos como el litio liquido también pueden atacar a productos cerámicos. Lixiviación selectiva. Un elemento particular en una aleación puede ser disuelto de manera selectiva, o lixiviado, del sólido. El deszincificado ocurre en el latón que contiene más de un 15% de zn. Tanto el cobre como el zinc son disueltos por soluciones acuosas a temperaturas elevadas; los iones de zinc permanecen en una solución en tanto que los iones de cobre se vuelven a depositar en el latón. Por ultimo el latón se hace débil y poroso.

La corrosión grafítica de hierro fundido gris se presenta cuando el hierro es disuelto de manera selectiva en agua o tierra, desprendiendo hojuelas de grafito y un producto de la corrosión. La corrosión grafítica localizada a veces causa fugas o fallas en las tuberías de hierro gris que llevan gas, lo que ocasiona explosiones. Disolución y oxidación de productos cerámicos. Los refractarios cerámicos que se utilizan para contener metal fundido durante la fundición o refinado pueden ser disueltos por las escorias que se producen en la superficie del material. Por ejemplo, un vidrio producido de SiO2 y Na2O es rápidamente atacado por el agua, debe agregarse CaO al vidrio para reducir al mínimo este ataque. Ataque químico en polímeros. En comparación con los metales y los cerámicos de oxido, los plásticos de consideran resistentes a la corrosión. El teflón y el vitron son algunos de los materiales más resistentes a la corrosión. Pero los solventes agresivos con frecuencia se difunden en polímeros termoplásticos de peso molecular bajo.

Corrosión electroquímica Corrosión electroquímica o galvánica es la que se produce cuando dos metales de diferente electronegatividad se encuentran en contacto. El metal con mayor electronegatividad se oxida (ánodo), dando lugar a su progresivo deterioro y desprendimiento desde la superficie metálica, en presencia del segundo (cátodo). Es la forma más común de ataque a los metales. Ocurre con mas frecuencia en medios acuosos, en el que hay iones en la tierra, agua o aire húmedo. En este proceso se crea un circuito eléctrico y el sistema recibe el nombre de celda electroquímica. La corrosión de un tubo de acero o de un tablero de acero de un automóvil, crea agujeros en el acero y oxido como subproducto, son ejemplos de esta reacción. Corrosión uniforme. O también llamada generalizada, es un proceso electroquímico que afecta a la superficie del metal de igual manera, es decir, toda la superficie sufre un proceso de deterioro similar. Se produce por la condensación de la humedad ambiental sobre la superficie del metal. Por ello, cuanto mayor sea la condensación y el tiempo de contacto (tiempo mojado) con la superficie mayor será la velocidad de corrosión corrosión localizada. Tienen en común que esta se produce preferentemente en determinadas zonas. Los tipos de corrosión localizada más destacables son la corrosión galvánica, por aireación diferencial, por picaduras, intercristalina, bajo tensiones, bacteriológicas y la corrosión-erosión. Corrosión galvánica. Este tipo de corrosión tiene lugar cuando se dan simultáneamente las siguientes condiciones: contacto eléctrico de materiales con potenciales electroquímicos diferentes y presencia de un electrolito común (o puente salino). Se produce un fenómeno de corrosión acelerado, dado que el

material con carácter anódico se corroe a mayor velocidad que si estuviese en dicho electrolito de forma aislada. A este fenómeno se le denomina acoplamiento galvánico. El metal con carácter catódico, sin embargo, reduce la velocidad de corrosión comparada con su comportamiento aislado en presencia de dicho electrolito. Esta circunstancia puede aprovecharse para proteger un material poniéndolo en contacto con otro que tenga carácter anódico frente a él, y que actúa como ánodo de sacrificio. Esto permite proteger, por ejemplo, al hierro y sus aleaciones mediante la utilización de ánodos de sacrificio de zinc o magnesio. Sin embargo, en diseños en los que la selección del material es errónea, el resultado es catastrófico. En pocas palabras ocurre cuando interactúan metales distintos entre sí, actuando uno como ánodo y otro como cátodo, formando lo que se conoce como una pila galvánica. Corrosión por aireación diferencial. También se denomina corrosión en resquicios o corrosión en hendiduras La existencia de una zona del componente metálico donde la renovación del líquido es difícil puede hacer que la concentración en el electrolito de la sustancia responsable de la reacción catódica (normalmente, oxígeno), sea menor en esos resquicios que en el resto del material. Esta falta de renovación del electrolito produce una pila de aireación diferencial, puesto que en las zonas con mayor concentración de oxígeno tiende a producirse una reacción catódica, mientras las zonas empobrecidas en oxígeno tienen carácter anódico respecto al resto, produciéndose en ellas la disolución del metal. Por tanto, se produce un acoplamiento galvánico debido a la existencia de dos potenciales diferentes, aunque se trate del mismo material, es decir, que el proceso de corrosión se debe a una variación en la composición del electrolito (provocada por la ausencia de oxígeno disuelto), no del metal. Además, el área de la zona anódica es mucho más pequeña que la catódica, por lo que su velocidad de corrosión crece mucho. La existencia de estas zonas susceptibles de sufrir corrosión por aireación diferencial puede deberse a cuestiones de diseño (solapes, taladros, ranuras, grietas...) o una mala limpieza (por ejemplo, salpicaduras de pintura o soldadura). Ejemplos típicos de zonas donde puede presentarse el problema son las uniones remachadas o mediante tuercas, tornillos o arandelas. Corrosión por picaduras. es un tipo de corrosión localizada que se concentra en zonas muy reducidas. Es típica de materiales que son capaces de pasivarse. como el aluminio, el titanio o los aceros inoxidables, y se produce al romperse localmente la capa de óxido protectora. zonas desprotegidas de la capa de óxido se comportan como ánodos frente al resto en presencia de un ambiente agresivo. Cuando se inicia la picadura, se dificulta el acceso del medio al interior de esta, lo que produce una acidificación. La reacción anódica está muy localizada en pequeños puntos de la pieza, mientras que la reacción catódica tiene lugar en toda la superficie, lo que puede conducir a un proceso corrosivo muy rápido. La peligrosidad de este tipo de corrosión no es la pérdida de peso de material

producida, ya que es pequeña respecto al total del componente, sino su carácter localizado y direccional. Por ello, aunque la cantidad de material atacado no sea muy grande, el daño producido sí puede serlo, por ejemplo, cuando se trate de componentes destinados a contener fluidos, ya que existe riesgo de perforación (caso de fugas en tuberías de conducción de gases o líquidos) o en estructuras sometidas a fatiga, donde la picadura de corrosión supone un punto de concentración de tensiones en superficie muy favorable para el desarrollo de grietas de fatiga. Corrosión intergranular. Este tipo de corrosión puede ocurrir si el área alrededor de los bordes de grano es menos resistente a la corrosión que la matriz del medio en cuestión. El caso clásico es cuando el carburo de cromo se precipita en los bordes de grano. La matriz adyacente se agotará en cromo y una región delgada alrededor del borde de grano puede, por ende, ser menos resistentes a la corrosión que el resto del material Corrosión microbiológica. Cuando la ocasionan organismos vivos microscópicos capaces de alterar la química de los materiales, como bacterias, algas y hongos. la corrosión microbiológica puede desarrollarse en circuitos de refrigeración o tanques de almacenamiento de combustible (lo que puede suponer un problema, por ejemplo, en estructuras aeronáuticas). la mayoría de los metales y sus aleaciones son susceptibles de sufrir este proceso, entre ellos el acero y el aluminio y sus aleaciones. Corrosión bajo tensiones. Se produce cuando se dan simultáneamente tres factores: la presencia de un medio agresivo (específico para cada material), una tensión de tracción suficiente (residual o aplicada externamente, y que puede ser muy inferior al límite elástico) y un material susceptible a este tipo de corrosión. La acción combinada de la tensión y el medio corrosivo favorece la formación y/o crecimiento de grietas (frecuentemente, ramificadas). La supresión de cualquiera de esos dos factores evita la nucleación de grietas o detiene la propagación de las ya formadas.