OXIDACIÓN CORROSIÓN TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II

Transcripción

1 OXIDACIÓN CORROSIÓN TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II

2 OXIDACIÓN (CORROSIÓN SECA) El oxígeno acompañado de humedad, produce la CORROSIÓN. El oxígeno con el calor, produce OXIDACIÓN (corrosión seca). Como la atmósfera siempre tiene un grado de humedad determinado, a temperatura ambiente es la corrosión atmosférica la que más afecta a los metales, más que la propia oxidación. La oxidación directa, a temperatura ambiente, sin intervención de más agentes, se produce en casi todos los metales. Esta acción es muy débil, la película formada es muy fina, pero impide el contacto del oxígeno atmosférico con el resto de la masa metálica, y por tanto, no progresa la oxidación. Dependiendo del tipo de metal y de la temperatura la oxidación continúa o se detiene.

3 REACCIONES DE OXIDACIÓN (CORROSIÓN SECA) Esta reacción es doble una de oxidación y otra de reducción. Oxidación del metal M M e - Zn Zn e - ) Fe Fe e - Al Al 3+ +3e - La oxidación es un proceso electroquímico en el cual los átomos metálicos (actúan como ánodo) pierden electrones. Se denomina reacción anódica Reducción del oxígeno ½ O 2 + 2e - O 2- La reacción inversa a la oxidación es la reducción. La zona donde se produce se denomina cátodo. Es decir, una reacción catódica o reducción es la que toma los electrones de la oxidación.

4 CASOS QUE PUEDE PRESENTAR EL ÓXIDO EN LA SUPERFICIE DE LOS METALES a) Si la capa de óxido ocupa un volumen menor que el metal del que se formó o transformó, como es el caso del Mg, entonces dicha capa es porosa y permite que la oxidación siga avanzando. b) Si la capa de óxido ocupa un volumen casi igual que el metal del que se formó o transformó, como es el caso del Al, entonces dicha capa es impermeable y muy adherente (sin grietas) y después de formarse la pequeña película inicial, el metal ya no sigue oxidándose. c) Si la capa de óxido ocupa un volumen mayor que el metal del que se formó o transformó, como es el caso del Fe. Al principio esta capa actúa como protectora, pero al hacerse más gruesa aparecen tensiones internas y hace que se resquebraje, agrietándose y continuando la oxidación.

5 CAUSAS DE LA CORROSIÓN a) Corrosión atmosférica o acción electroquímica. Que es la producida por la acción combinada del oxígeno del aire, la humedad y la temperatura ambiente, así como de algún agente electroquímico (como sumergir el objeto en agua). b) Corrosión química. Es la producida por los ácidos y álcalis. Tienen interés en aparatos o piezas que tienen que estar en contacto con estos elementos. c) Corrosión bioquímica. Es la producida por bacterias y que tienen lugar en objetos metálicos enterrados.

6 CELDA ELECTROQUÍMICA Una celda electroquímica se forma cuando se introducen dos metales (electrodos) en un conductor de la electricidad (electrólito). En una celda electroquímica se pueden observar dos fenómenos: la oxidación (pérdida de electrones) y la reducción (ganancia de electrones). Este doble fenómeno puede dar lugar a la corrosión electroquímica (pilas) y la electrodepositación (cincado). Como ejemplo de corrosión electroquímica sería la corrosión que sufriría una tubería de acero unida mediante un racor de cobre. El acero (ánodo) se oxida y el cobre (cátodo) se reduce. Cuando a los electrodos de la cuba electrolítica le aplicamos una corriente externa podemos realizar una electrodepositación (fundamento del galvanizado o cincado)

7 TIPOS DE CORROSIÓN a) Corrosión uniforme.- El metal adelgaza uniformemente disminuyendo el espesor de la chapa. Es el óxido o herrumbre que aparecen en algunos objetos decorativos. b) Corrosión galvánica.- Se produce entre dos metales o aleaciones distintas expuestos a un electrolito (aire húmedo, agua, etc.). El metal menos noble (más activo) es el que se corroe. Se forman celdas electroquímicas. Debemos procurar que los metales estén muy próximos en la tabla galvánica. c) Corrosión por aireación diferencial.- Los elementos o partes de un mismo metal que disponga de grietas o agujeros por los cuales pueda penetrar el agua y la suciedad, hace que estas partes estén menos oxigenadas que las exteriores, produciéndose entonces una reacción electroquímica de corrosión. Por ejemplo, uniones remachadas, roblonadas o atornilladas.

8 TIPOS DE CORROSIÓN d) Corrosión localizada o por picaduras.- La corrosión penetra desde el exterior al interior por pequeños poros o picaduras por donde comienza la corrosión hasta el interior, debido a que dentro hay menos oxígeno que fuera. Es el caso del agua sobre una chapa de acero. Por esto las superficies pulidas tienen mayor resistencia a la corrosión. e) Corrosión intergranular.- Afecta a la unión de los granos de los constituyentes de los metales, cuando en los límites del grano o bordes a precipitado y quedado otra fase de distinta electronegatividad, produciéndose una celda galvánica (con reacción electroquímica). f) Corrosión por tensión.- Se produce cuando en una parte de una pieza (tubo) se han producido unas deformaciones y tensiones internas y han dejado esta parte con pequeñas grietas o picaduras (menos oxígeno) y otra parte contigua sin ellas.

9 PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN Las principales formas de proteger los metales frente a la corrosión son las siguientes: 1. Selección del material adecuado. En muchos casos, si es posible, es más adecuado cambiar el material en vez de protegerlo. Este cambio puede ser a metales inoxidables que llevan en su composición níquel o/y cromo. También se puede sustituir en la carpintería metálica, el acero por aluminio o por PVC. Otra forma sería mediante tratamientos térmicos. 2.- Diseño. Aún seleccionando previamente el material a utilizar, su precio, hace que a veces no sea el material más adecuado y hay que tomar otras soluciones. De todas formas hay que evitar la formación de celdas galvánicas donde se producen reacciones electroquímicas. Hay que procurar que la superficie del ánodo (el que se oxida) sea mayor que la del cátodo (el que se reduce). Ejemplo: una arandela de cobre sobre una chapa de acero. La arandela tiene poca superficie con respecto a la chapa con lo que el cobre tiene poca capacidad para admitir electrones (se oxida poco la chapa)) y la corrosión es lenta. En el caso que fuera a arandela de acero, sobre una chapa de cobre, la oxidación del acero sería más rápida En otros casos los recipientes que contienen líquidos deben de estar cerrados. En los tanques parcialmente llenos se forma en el nivel del líquido una línea de oxidación, la aireación facilita la disolución de gases y la formación de celdas galvánicas. Los fondos deben de ser cónicos y no planos para así facilitar la evacuación total de líquidos.

10 PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN 3.- Recubrimientos protectores. Se trata de aislar el ánodo del cátodo. Se puede hacer temporalmente mediante aceite o grasa, pero hay otras opciones más permanentes, como son: a) Metálicos: dos metales expuestos a la humedad acelera la corrosión en uno de ellos. Si el acero se recubre con Mg, Al, Zn, o Cd estos se corroen al ser anódicos respecto al acero. Sin embargo, si el acero se recubre con Sn, Cu, Ni, u Au es el acero el que se comporta de forma anódica respecto a esos y es aquel el que se oxida. Ejemplo: el acero recubierto de cinc (Fe+Zn galvanizado) y el acero recubierto con estaño (Fe+Sn hojalata). Estos procesos pueden hacerse por inmersión o electrolíticamente. Cuando en un acero galvanizado se produce una ralladura poniendo en contacto el acero interior con el aire, es el Zn el que se oxida, pero debemos tener mucho cuidado cuando en la hojalata (Fe+Sn) se produzca una ralladura, porque es el acero (interior) el que se corroe, así que el Sn debe de estar bien adherido para evitar puntos por donde se pueda corroer el acero.

11 PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN b) Orgánicos: Las pinturas. En finas capas sobre el metal, se evapora el disolvente y se endurece al reaccionar con el aire, haciendo una capa más o menos impermeable. c) Inorgánicos: una fina capa de vidrio fundido sobre el acero. Acabado duradero. Utilizado en las industrias químicas. d) Recubrimientos plásticos: flexibles y poco resistentes al calor. PVC para recubrir chapas de acero. 4.- Inhibidores. Los recipientes o circuitos que deben estar totalmente cerrados (circuito de refrigeración de un automóvil) utilizan sustancias que eliminan el oxigeno interno y recubren las paredes internas del circuito (metálico) protegiéndolo. 5.- Protección anódica o pasivación. Es un recubrimiento con reacción superficial, formándose una película de óxido o hidróxido adherente e impermeable evitando la formación de celdas galvánicas. En el caso del aluminio se denomina anodizado. Esta capa de óxido protector (alúmina) se consigue mediante procedimientos electrolíticos

12 PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN 6. Protección catódica. Se trata de hacer que el metal a proteger deje de ser ánodo y pase a ser cátodo. Es un método efectivo, pero caro. Hay dos formas: a) De ánodo de sacrificio. Se utiliza un material con un potencial de electrodo (potencial galvánico) menor que el que se desea proteger de esta forma este será el que sacrifica o corroe.

13 PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN b) De voltaje impuesto o corriente impresa. Se conecta el material a proteger al polo negativo de un generador de corriente continua y se le fuerza a actuar como cátodo.