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• Luis Arturo Dávalos

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CONTENIDOS: ¿Qué es la oxidación? ¿Qué es la corrosión? Corrosión en los metales Mecanismos de corrosión

¿Qué es la oxidación? Básicamente, la oxidación es la reacción de un material con el ambiente, pero en ausencia de líquido. Es la reacción de un material con el oxígeno. El producto de la reacción es un óxido. Si ese óxido es estable, se va a formar una capa en la superficie. Es decir que el material aumenta su peso y volumen. En muchos materiales, a temperatura ambiente, este proceso es muy lento y no ocasiona problemas, pero sí a temperaturas altas. ¿Qué es la corrosión? La corrosión se produce cuando el material es expuesto en ambientes húmedos y es atacado en su superficie, la cual se corroe, es decir se produce un deterioro en el cuerpo del material que hace que se degrade. Es un proceso electroquímico.

Corrosion en los metales La corrosión puede revertir a un acero, que es una forma no natural de hierro, en su óxido natural: la hematita (Fe2O3), mineral de color rojizo, que no es más que la herrumbre coloquialmente llamada “óxido”. Todos los aceros inoxidables poseen una alta resistencia a la corrosión debida, principalmente, al contenido de cromo en la aleación. Esta adición de poco más de 10.5% de cromo permite la formación de una delgada película transparente de óxido de cromo sobre la superficie del acero y excluye la oxidación adicional del acero inoxidable. En caso de que ocurra daño mecánico o químico, esta película es autorreparable en presencia de oxígeno. Lo mismo pasa en el aluminio: debido a su elevado estado de oxidación se forma rápidamente al aire una fina capa superficial de óxido de aluminio (Alúmina Al2O3) impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación, lo que le proporciona resistencia a la corrosión y durabilidad. Esta capa protectora, puede ser ampliada por electrólisis (anodizado).

El cobre y sus aleaciones como el latón y bronce presentan estados de oxidación bajos; expuestos al aire, el cobre adopta un color rojo salmón inicial que se torna rojo violeta por la formación de óxido cuproso(Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico (CuO).

Expuestos largo tiempo al aire húmedo, forman una capa adherente e impermeable de carbonato básico (carbonato cúprico) de color verde y venenoso. También pueden formarse pátinas de cardenillo, una mezcla venenosa de acetatos de cobre de color verdoso o azulado que se forma cuando los óxidos de cobre reaccionan con ácido acético.

Mecanismos de corrosión Los fenómenos corrosivos que cuantitativamente son más frecuentes en la práctica son los que se denominan de corrosión húmeda, es decir, en presencia de agua en estado de condensación, aunque sea en forma de simple humedad atmosférica. La corrosión húmeda puede ser de tipo generalizada o localizada. También existe la corrosión a altas temperaturas, misma que se caracteriza por la formación de una cascarilla superficial que no es más que una mezcla de óxidos que forman los metales presentes en la aleación cuando se someten a temperaturas mayores a 500°C. Tipos de corrosión 1. Corrosión a altas temperaturas 2. Corrosión húmeda A. Generalizada B. Localizada: Galvánica, por picaduras, por cavidades, la intergranular y bajo tensión (SCC)

A. Corrosión generalizada Es la forma más común de corrosión y se presenta en la totalidad de la superficie expuesta del metal en forma de agresión progresiva y a velocidad constante. De entre todos los tipos de corrosión es el menos peligroso porque la velocidad de corrosión es medible y por lo tanto puede calcularse, con bastante aproximación, la duración del metal (ver figura 3).

La corrosión generalizada se caracteriza por la reducción uniforme del espesor, lo que puede ser medido con relación al tiempo en milímetros por año (mmy) o en milésimas de pulgada por año (mpy), siendo éstas las unidades más comunes para expresar las velocidades de corrosión. B. Corrosión localizada Este tipo de corrosion se focaliza en determinadas areas de las superficies de los metales y pueden ser de los siguientes tipos:

Corrosion Galvanica Este tipo de corrosión ocurre cuando dos metales distintos están en contacto eléctrico y sumergidos en el mismo electrolito (incluyendo la humedad atmosférica). El material más activo de los dos, denominado ánodo, se corroe a una velocidad mayor. El metal más pasivo, denominado cátodo, queda protegido y su velocidad de corrosión será menor a la normal. Al utilizar el mismo tipo de metal o al evitar el contacto eléctrico entre los dos metales diferentes a unir, se evita este tipo de corrosión. Los metales y aleaciones pueden ser ordenados de acuerdo con su comportamiento activo (anódico) o noble (catódico) cuando se encuentran en un determinado electrolito. A esta clasificación se le conoce como serie galvánica. La tabla siguiente muestra un ejemplo:

Serie Galvánica de algunos metales y aleaciones comerciales

Corrosión Galvánica

Solución HCL (Acido clorhídrico) Noble ó Catódico ó más resistente a la corrosión

Fe +2

Fe +2 H+

e

H+

e

H+

H+

H2

H+ H

Acero al carbono Mayor resistencia

H+

+

e

H+

e

H+

H2

menor resistencia acero inoxidable

Activo ó Anódico ó menos resistente a la corrosión

Platino Oro Grafito Titanio Plata Acero inoxidable Iconel Nickel Soldadura de Plata Monel (70 Ni, 30 Cu) Cupro-níquel Bronces (Cu-Sn) Cobre Latones (Cu-Zn) Clorimet 2 Hastelloy B Iconel Níquel Estaño Plomo Soldaduras plomo-estaño Hierro colado (fundiciones) Hierro y Acero Aluminio Cadmio Aluminio Comercial Puro Zinc Magnesio y Aleaciones de Magnesio

Corrosión por picaduras

El picado es un tipo de corrosión que frecuentemente se observa en los aceros inoxidables; es una forma de corrosión localizada muy peligrosa, ya que en ocasiones el avance del debilitamiento en el material puede no ser observable. Este tipo de corrosión se caracteriza por la presencia de pequeñas perforaciones localizadas en una superficie que por otro lado presenta áreas no afectadas. La perforación avanza en el sentido de la gravedad; tanto, que para cambiar la dirección de propagación del picado en el interior de una pared, a veces es suficiente cambiar su inclinación con respecto a la vertical. Los ambientes típicos capaces de desarrollar la corrosión por picaduras son el agua marina y en general las aguas que contienen iones cloro, sobre todo si están estancadas.

Corrosión por cavidades Esta corrosión puede surgir cuando se presenten intersticios entre dos superficies acopladas de piezas metálicas del mismo o diferente tipo, o bien entre piezas metálicas y depósitos de cuerpos extraños, incluso no metálicos (microorganismos u otros depósitos de materiales). Este tipo de corrosión ataca la superficie metálica, debajo de la cual se encuentra oculta, por ejemplo bajo arandelas o cabezas de tornillo, en las roscas de los tornillos o en accesorios de tubería en contacto con juntas, bajo sedimentos o sólidos asentados, o bajo la flora marina. Los medios para combatir este fenómeno son esencialmente tres: • Evitar en la fase de proyecto y de diseño la formación de intersticios abiertos hacia el ambiente corrosivo. • Durante el montaje, procurar que por debajo de las juntas, especialmente en los bordes, no queden aprisionados depósitos de suciedad, arena o polvo. • Evitar la formación de depósitos, incluso de materiales inertes, en la superficie del acero inoxidable, con un correcto diseño de las piezas y una cuidadosa limpieza de las mismas.