2.5 CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA

Transcripción

1 2.5 CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA La corrosión es un proceso electroquímico en el cual un metal reacciona con su medio ambiente para formar óxido o algún otro compuesto. Este proceso está formado esencialmente por tres componentes: un ánodo, un cátodo y un electrolito, que es la solución conductora de electricidad. El ánodo es aquella porción de la superficie del metal que se está corroyendo. Es el lugar donde el metal se disuelve y pasa a la solución; al momento de ocurrir esto es porque los átomos metálicos pierden electrones y pasan a la solución como iones. El cátodo es la cantidad de superficie metálica que no se disuelve y es el sitio de otra reacción química necesaria para que ocurra el proceso de corrosión. Los electrones que se liberan al dividir el metal en el ánodo, viajan hasta la zona catódica en donde se consumen por la reacción de un agente oxidante presente en el agua. El consumo de electrones se llama reacción de reducción. El electrolito conduce la corriente del ánodo al cátodo y luego vuelve al ánodo a través del metal, completando el circuito. Para que exista la corrosión es necesario que estos tres elementos funcionen, es por esto que los sistemas de protección contra la corrosión están basados en la eliminación de alguno de estos componentes. Aunque el aire atmosférico es el medio más común, las soluciones acuosas son los ambientes que con mayor frecuencia se asocian a los problemas de corrosión. En el término solución acuosa se incluyen aguas naturales, suelos, humedad atmosférica, lluvia

2 y soluciones creadas por el hombre. Debido a la conductividad iónica de estos medios, el ataque corrosivo es generalmente electroquímico. (Aplicación de polímeros electroactivos a la protección de la corrosión metálica por aditivación de pinturas alquídicas, Jose Angel Bravo Murciano) GALVANIZADO El galvanizado por inmersión en caliente es un proceso industrial destinado a proteger, contra la corrosión, a una gran variedad de productos de hierro o acero. Este proceso se logra a través de la inmersión de los materiales en un baño de zinc, fundido a 450 C/850 F. El galvanizado por inmersión en caliente permite un recubrimiento de zinc, que no sólo se deposita sobre la superficie, sino que forma una aleación zinc - hierro de gran resistencia a los distintos agentes de corrosión de la atmósfera, el agua o el suelo. ( El recubrimiento galvanizado le otorga al acero una excelente protección, entregándole grandes propiedades entre las que se encuentra su gran resistencia a la abrasión, así como también a la corrosión. La restauración de zonas desnudas se refiere a que la corrosión del zinc logra tapar por efecto de migración aquellas discontinuidades que pueden existir en el recubrimiento a causa de la corrosión u otro tipo de daños, como por ejemplo, un golpe fuerte. En el caso de la pintura, la corrosión comienza instantáneamente, al dañarse el recubrimiento.

3 (The North American STEEL FRAMING ALLIANCE, NASFA)

4 La protección catódica o de sacrificio es aquella en la que el zinc se comporta como la parte anódica de la corrosión, de este modo, mientras haya recubrimiento de zinc, entonces el acero estará protegido. Esto se da debido a que el zinc es más electronegativo que el acero. ( Por otra parte, el galvanizado aporta protección contra la corrosión atmosférica, que responde a las condiciones climáticas del lugar en la que la pieza de acero se encuentre ubicada, así como también contra los agentes contaminantes como el óxido de azufre y los

5 cloruros típicos de las zonas cercanas a la costa. Otra de las protecciones que brinda el galvanizado guarda relación con el agua, tanto dulce, como de mar. En resumen, dentro de las múltiples ventajas que hacen de este proceso de galvanizado algo tan positivo y necesario se encuentran que otorgan al acero una durabilidad mucho mayor, así como también una gran resistencia. Cabe destacar la gran protección que este recubrimiento le otorga, protegiéndolo como una barrera física, pero de forma electroquímica y brindándole un proceso de autocurado con los productos de la corrosión del zinc. La predicción de la vida útil de una estructura galvanizada en función de su capa de cinc y su localización se podrá determinar del siguiente grafico. Las tasas de corrosión del zinc, al igual que las de otros metales, pueden variar hasta en dos órdenes de magnitud en ambientes atmosféricos en función de las condiciones ambientales específicas. Por lo tanto, es importante conocer el tipo específico de corrosión

6 en un ambiente de aplicación dada, con el fin de utilizar eficazmente los aceros revestidos de zinc en las estructuras al aire libre. En el Capítulo 3 Sistema Steel Framing. Definición, ventajas, normas y alcances se encuentra una tabla del Durabilidad del Steel Framing en la construcción residencia, elaborada por el NAHB Research Center, con la velocidad de corrosión y la esperanza de vida estimada en años PROCESO CONTINUO DE GALVANIZADO POR INMERSIÓN EN CALIENTE En este proceso, la chapa de acero es pasada a través de un baño de zinc fundido a velocidades tan altas como 200 m/min. (>600 pies/min.). A medida que la chapa en movimiento sale del baño de recubrimiento, éste arrastra zinc fundido. El espesor deseado de recubrimiento se logra mediante el uso de "cuchillos de aire. Estos cuchillos por lo general utilizan tanto aire como gas, y son dirigidos a ambos lados de la chapa para eliminar el exceso de zinc. El acero recubierto es entonces enfriado, y el zinc se solidifica en la superficie de la chapa. El proceso de galvanizado continuo para producir chapas de acero recubierto involucra una serie de pasos complejos, uno de los cuales es recocer el acero para suavizarlo y hacerlo más conformable. Una de las características más importantes del proceso de galvanizado continuo es la formación de un fuerte enlace entre el acero y su recubrimiento de zinc. A las velocidades de procesamiento usadas en las líneas de galvanizado continuo, la chapa sólo está en el baño de zinc entre 2 y 4 segundos. Durante este breve tiempo, el metal fundido y el acero deben reaccionar para formar un fuerte enlace metalúrgico por difusión. La región del enlace es un compuesto ínter metálico, llamado la capa de aleación. Esta delgada zona de enlace de aleación, la que tiene usualmente de sólo 1 a 2 micrómetros de espesor, es muy importante porque una vez que el recubrimiento es aplicado y la chapa se ha enfriado a temperatura ambiente, es rebobinado y embarcado a los clientes para conformar a la forma deseada. Al producir una capa delgada de aleación, la chapa recubierta puede ser conformada en muchas formas intrincadas sin pérdida de adhesión entre el acero y el recubrimiento de

7 zinc. Si la capa de aleación se vuelve muy gruesa, o si es de composición incorrecta, se forman grietas en ellas durante el conformado, el recubrimiento de acero y zinc puede desprenderse. Una delgada capa de aleación de la composición correcta puede ser doblada y estirada sin agrietarse ni desprenderse. En resumen, es muy importante que el acero y el zinc formen una zona de enlace adecuada, y que esta zona sea delgada. Esto es logrado rápidamente por los productores de chapas galvanizadas por inmersión en caliente enfocándose en dos puntos de control primarios: 1. la adición de una cantidad controlada de aluminio (aproximadamente 0.15 a 0.20%) al baño de recubrimiento de zinc fundido. 2. el control de la temperatura de la chapa de acero en el punto donde esta ingresa en el zinc fundido y controla la temperatura del baño de recubrimiento de zinc. ( ( PESOS Y ESPESORES DEL RECUBRIMIENTO La cantidad de recubrimiento que presenta el acero se mide por el peso de la capa (onzas por pie cuadrado, gramos por metro cuadrado) o por espesor de la misma (milésimas de pulgada, micrones). Es determinada por medio de un ensayo triple y se obtiene el valor

8 promedio de la masa de recubrimiento de cinc determinada sobre tres muestras de área conocida. En la siguiente tabla se presentan los recubrimientos que establece la norma IRAM-IAS U Tabla 2 IRAM IAS U La masa mínima de revestimiento de zinc según la norma IRAM IAS U debe ser la de designación Z 275. Tabla de recubrimientos para distintos tipos de aleaciones. Las especificaciones se refieren a la norma ASTM A 653 (galvanizado), A 792 (Galvalume ) y A 875 (Galfan ).