PRÁCTICA No. 3: CORROSION EN ALEACIONES NO FERROSAS

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1 INSTITUTO TECNOLÓGICO SUERIOR, DEL ESTADO DE CAMECHE. RÁCTICA No. 3: CORROSION EN ALEACIONES NO FERROSAS OBJETIVO Incarse en los fundamentos, causas y efectos de la corrosón medante la comprobacón del ataque corrosvo en aleacones no ferrosas para evaluar la velocdad de corrosón sufrda por los metales con base en el método de pérdda de peso. INTRODUCCIÓN En sentdo amplo, la corrosón puede defnrse como la destruccón de un materal por nteraccón químca, electroquímca o metalúrgca entre el medo y el materal. Generalmente es lenta, pero de carácter persstente. En algunos ejemplos, los productos de la corrosón exsten como una película delgada adherente que solo mancha o empaña el metal y puede actuar como un retardador para ulteror accón corrosva. En otros casos, los productos de la corrosón son de carácter volumnoso y poroso, sn ofrecer nnguna proteccón. La corrosón es esencalmente un proceso electroquímco que orgna parte o total del metal que está transformándose del estado metálco al ónco. La corrosón requere un flujo de electrcdad entre certas áreas de la superfce de un metal a través de un electrolto, el cual es cualquer solucón que contene ones. Estos son átomos o grupos de átomos eléctrcamente cargados; por ejemplo, el agua pura contene ones hdrogeno postvamente cargados (H+) y ones hdroxlo negatvamente cargados (OH-) en cantdades guales. or tanto, el electrolto puede ser agua pura, agua salada o solucones acdas o alcalnas de cualquer concentracón. ara completar el crcuto eléctrco debe haber dos electrodos, un ánodo y un cátodo, msmos que deben conectarse. Los electrodos pueden ser dos dferentes clases de metales o dstntas áreas sobre la msma peza del metal. La conexón entre el ánodo y el cátodo puede ser medante un puente metálco, pero en la corrosón se lleva a cabo smplemente por contacto. ara que fluya la electrcdad, debe haber una dferenca de potencal entre los electrodos. S una peza de herro común se coloca en una solucón de ácdo hdroclórco, se observara un vgoroso burbujeo de gas hdrogeno. Sobre la superfce del metal hay numerosas y pequeñísmas áreas de cátodo y ánodo producdas por las nclusones en el metal, las mperfeccones superfcales, los esfuerzos localzados, la orentacón de los granos o quzás las varacones en el medo.

2 INSTITUTO TECNOLÓGICO SUERIOR, DEL ESTADO DE CAMECHE. En el ánodo, los átomos de herro postvamente cargados se separan por s msmos de la superfce sólda y entran a la solucón como ones postvos, mentras que las cargas negatvas, en la forma de electrones, se dejan atrás en el metal. En el cátodo, los electrones chocan y neutralzan algunos ones hdrogeno postvamente cargados, los cuales han llegado a la superfce a través del electrolto. Al perder su carga, los ones postvos llegan a ser átomos neutrales nuevamente y se combnan para formar gas hdrogeno. Así, conforme este proceso avanza, la oxdacón y la corrosón del herro se presenta en lo ánodos, y el desvestmento del hdrogeno ocurre en los cátodos. La cantdad de metal que se dsuelve es proporconal al número de electrones que nfluyen, lo cual a su vez depende del potencal y de la resstenca del metal ara que la corrosón prosga, en necesaro elmnar los productos de corrosón de ánodo y del cátodo. En algunos casos, la evolucón del gas hdrogeno en el cátodo es muy lenta, y la acumulacón de una capa de hdrogeno sobre el metal retarda la reaccón, lo cual se conoce como polarzacón catódca; sn embargo, el oxígeno dsuelto en el electrolto puede reacconar con hdrogeno acumulado para formar agua, permtendo de este modo que la corrosón avance. ara hero y agua, la rapdez de elmnacón de la película depende de la concentracón efectva de oxígeno dsuelto en agua adyacente al cátodo. Esta concentracón efectva depende, a su vez de grado de aeracón, de la cantdad de movmento, de la temperatura, de la presenca de sales dsueltas y de otros factores. Los productos de los procesos de ánodo y del cátodo frecuentemente chocan y entran en reaccones ulterores que dan muchos de los comunes y vsbles productos de corrosón; por ejemplo, con herro en agua, los ones hdroxlo formados por la reaccón catódca, en su mgracón a través del electrolto haca el ánodo, encuentran ones ferrosas que se mueven en la dreccón opuestas y se combnan para formar hdróxdo ferroso. Este pronto se oxda por el oxígeno en dsolucón para formar hdróxdo férrco, el cual se precpta en forma de herrumbre de herro. Dependendo de la alcalndad, del contendo de oxígeno y de la agtacón de la solucón, esta herrumbre se puede formar ya sea lejos de la superfce de herro muy próxma a ella, donde puede ejercer más nfluenca sobre el ulteror progreso de corrosón. En el ánodo, los átomos de znc postvamente cargados se separan de la superfce sólda y entran en solucón como ones postvos, mentras que las cargas negatvas, en forma de electrones provenentes del ánodo se unen y neutralzan algunos ones hdrógenos cargados postvamente, los cuales han llegado a la superfce metálca a través del electrolto.

3 INSTITUTO TECNOLÓGICO SUERIOR, DEL ESTADO DE CAMECHE. Al perder su carga, los ones H+ llegan a ser átomos neutros que se combnan para formar gas hdrogeno. Así, fluyen del ánodo al cátodo, lo cual a su vez depende de la dferenca de potencal y de la resstenca eléctrca del metal. Una manera confable para determnar la velocdad con que se corroe un metal es exponerlo al medo ambente, bajo condcones de trabajo, y evaluar el grado de corrosón en ese caso partcular. Este procedmento, sn embargo puede ser muy lento y por lo tanto muy costoso, por lo que es necesaro smularlo y acelerarlo medante alguna técnca de corrosón.unos cuantos gramos de metal, sumergdos en una solucón, dentro de un recpente de laboratoro, son algunas veces sufcentes para predecr el grado de corrosón en algunos equpos utlzados en petroquímca. En algunas pruebas de corrosón, la muestra metálca está en contacto con lqudo o gas solamente, pero en muchos casos el ambente en una combnacón de ambos. En la prueba de nmersón total, el metal queda suspenddo en un líqudo corrosvo. ara la prueba de nmersón parcal se debe medr la corrosón en la nterfaz lqudo-gas.la corrosón comúnmente se mde como la pérdda de peso del metal. S la corrosón elmna metal de la muestra, entonces la cantdad y la velocdad de remocón del metal podrán ser evaluadas pesando la muestra antes y después de una o varas nmersones en un medo corrosvo y por lo tanto determnando el grado de corrosón. EQUIO O MATERIAL REQUERIDO 2 muestras de cobre 2 muestras de znc 2 muestras de latón 2 muestras de alumno 2 muestras de níquel Crstalzadores nzas stolas de are Balanza analítca NaOH al 15% y 30% HNO al 15% y 30% HCL al 15% y 30%

4 DESARROLLO DE LA RÁCTICA INSTITUTO TECNOLÓGICO SUERIOR, DEL ESTADO DE CAMECHE. 1. Corte las muestras de cada metal o aleacón, cudando que las áreas de exposcón sean lo más equvalente posble, entre 1 y 1.5 cm repare sufcente solucón de NaOH, HCl y HNO 3 al 15% y 30% en agua y vacíela en los crstalzadores; prepare sufcente solucón para que las muestras se cubran completamente. 3. Lje todas las caras de la muestra para dejarlas lbres de óxdo, pntura o sucedad. Una vez lmpas, seleccone una de cada materal, lávela con agua y jabón, enjuáguela con alcohol, séquela perfectamente con agua calente y pésela en la balanza analítca. 4. Una vez pesadas, las muestras se sumergen ndvdualmente en los crstalzadores con la solucón al 15%, uno para cada muestra. Se dejan sumergdas las probetas durante 5 mnutos, luego se sacan de la solucón, se lavan y se secan perfectamente para pesarlas de nuevo en la balanza analítca. Esta operacón se realza ses veces, para obtener un tempo total de nmersón de 30 mnutos. 5. Tomando otro juego de muestras, realce la msma secuenca de los puntos 2, 3 y 4, pero ahora con la solucón de 30%. EVALUACIÓN Y RESULTADOS ara el cálculo del porcentaje de peso perddo en cada nmersón y del total, se emplean las sguentes formulas: a) orcentaje de peso perddo por nmersón: n = n x100 En donde para la prmera pesada n es gual a 1, para la segunda pesada n=3 y entonces =1, para la tercera pesada n=3 y ahora =2 y así sucesvamente. b) orcentaje de peso perddo total: T = f x100

5 INSTITUTO TECNOLÓGICO SUERIOR, DEL ESTADO DE CAMECHE. En donde: nes el peso después de la n nmersón; es el peso ncal de la muestra; f es el peso fnal de la muestra; T es el peso total de la muestra. Los resultados obtendos se regstran en un cuadro que contengan para cada concentracón de solucón: el peso perddo durante cada nmersón, el peso fnal de cada muestra y el porcentaje total de peso perddo. Estos datos deben mostrarse en grafcas de porcentaje de peso contra el tempo de nmersón para cada reactvo, en donde la pendente será la velocdad de corrosón de cada materal para cada solucón. ANALISIS DE RESULTADOS Analce los resultados obtendos respondendo las sguentes preguntas. 1.- Cuál de las muestras sufró el mayor grado de corrosón y con qué medo? 2.- Exste alguna nfluenca de los medos oxdantes o alcalnos en el grado de corrosón de las muestras metálcas? 3.- Exste relacón con la velocdad de corrosón de acuerdo con el materal que resulto más anódco en el expermento? Explque. 4.- Explque el fenómeno de la corrosón presentada en los materales utlzados durante la práctca. Analícelo de acuerdo con los dferentes tpos de corrosón que se menconan en la bblografía. 5.- Tomando en cuenta la corrosón presentada en los materales no ferrosos utlzados en esta práctca, Qué métodos de prevencón utlzaría para mnmzar la corrosón y por qué? REFERENCIAS 1. Sydney H. Avner, Introduccón a la metalurga físca, Mc Graw-Hll, Méxco, Javer Ávla, Joan Genesca, Mas allá de la herrumbre I y II, Coleccón La cenca desde Méxco, #9 y #79 SE-FCE, Méxco, 1986 y Green Fontana, Engneerng corroson, McGraw-Hll, Tokyo, Zbgnew D. Jastrzebk, Naturaleza y propedades de los materales para Ingenera, 2da. Edcón, ed. Interamercana, Méxco 1979.