Análisis de las formas de corrosión generadas en diferentes materiales metálicos

Los materiales metálicos sufren diversos tipos de corrosión, dependiendo del medio al que se encuentren expuestos. En este laboratorio se hará un análisis de algunos de los mecanismos de corrosión más relevantes en muestras metálicas de hierro, latón, aluminio, cobre y acero inoxidable.

Corrosión galvánica

En la Fig.1 se pueden apreciar los elementos con los cuales se realizaron los montajes experimentales: a la izquierda se puede observar una lámina de cobre con un tornillo de hierro, este es el caso en que hay ánodo pequeño y cátodo grande, y a la derecha una lámina de hierro con un tornillo de cobre, este es el caso en que hay ánodo grande y cátodo pequeño.

En la Fig.2 después de 8 días, al hacer inspección visual se observó que la solución tenía un grado de turbiedad moderado y se dedujo que esto se debió a la corrosión del hierro, sobre la lámina y en el fondo del vaso se encontró un producto de corrosión de color rojizo, posiblemente hematita que estaba adherido débilmente en la superficie de la lámina

En la Fig. 2.1 se puede ver el producto de corrosión de color negro que se encontró en la parte posterior del montaje. Es importante mencionar que el hecho de tener una lámina de hierro grande hace que la velocidad de corrosión sea baja puesto que la reacción catódica es la que generalmente limita la reacción. En la lámina de hierro se forma una película de color rojizo que intenta proteger al material de la corrosión uniforme, pero al limpiarla se evidencia la presencia de corrosión en el material por lo que esta película de óxido es débil para mantenerla libre de corrosión.

Las Fig.3 y 3.1 respectivamente muestran que comparativamente en este montaje se deterioró en mayor medida el hierro, debido a que el grado de turbiedad de la solución es mucho mayor que en el montaje anterior, esto se debe a que la lámina de cobre actúa como cátodo y es el hierro el que sufre todo el deterioro, debido a la gran diferencia de áreas, en el ánodo se incrementa la velocidad de corrosión y esto hace que se disuelva una gran cantidad de material.  

Las diferencias considerables de potencial eléctrico son el principal causante de la corrosión galvánica.

Corrosión en ambientes salinos tropicales

Lámina de hierro

Durante el desprendimiento de la arena, se pudo observar que:

En la lámina de hierro (Fig.4) se forma una capa de óxido que al momento de remover extrae metal.

Lámina de latón

En la lámina de latón (Fig.5) se forma una capa más delgada que no penetra al material y puede removerse fácilmente.

Lámina de acero inoxidable

En la lámina de acero inoxidable (Fig.6) no se formó ninguna capa, y la arena pudo removerse de manera sencilla.

Arena: a pesar de que en las tres láminas, el tiempo de contacto con la arena fue el mismo; ésta presentó diferentes comportamientos en cada lámina:

En la fabricada de hierro el color de la arena era rojizo quemado, totalmente seco y fuertemente adherido al metal.

En la fabricada de latón la coloración de la arena era gris, parcialmente seca y débilmente adherida al metal.

En la fabricada de acero inoxidable la coloración de la arena era gris, totalmente húmeda y no se encontraba adherida al metal.

Es importante tener en cuenta para este tipo de corrosión, aquellos procesos que de cierto modo eviten o prevengan este tipo de degradación, para ello se debe hacer uso de inhibidores como hidróxidos, cromatos o silicatos que reducen las picaduras. De igual forma un movimiento o renovación de la solución o residuos que se encuentren sobre la superficie metálica reduce y previene el picado, que de otra manera ocurriría si el líquido estuviera estancado. La Modificación del ambiente por remoción de los iones agresivos y eliminación de agentes oxidantes, y un recubrimiento catódico u anódico, son otras formas de protección para este tipo de corrosión.

Corrosión en empaques

En las fotografías mostradas se observa que la solución sufrió un cambio de color, esto lo causan los productos de la corrosión, debido a que estos óxidos no son solubles en solución salina.

En la Fig.8 se observa el deterioro en las partes donde fue sometido a los esfuerzos de la madera y las ligas (localizado).

Se observa corrosión por rendijas (para este caso picado artificial).

No hay corrosión uniforme

Reacciones 

 En el interior de la rendija 

Fe → Fe⁺⁺ + 2e^- (Reacción de oxidación) 

 En el exterior de la rendija 

O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH (Reacción de reducción)

En la Fig.9 no sólo se presentó corrosión en la rendija y en la zona de contacto de las bandas (localizada) sino también en toda la superficie de la pieza (uniforme).

Reacciones 

 En el interior de la rendija 

Fe → Fe⁺⁺ + 2e^- (Reacción de oxidación) 

 En el exterior de la rendija 

O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH (Reacción de reducción) 

 Reacción de hidrólisis 

FeCl₂ + 2 H₂O→ Fe (OH)₂ + 2HCl

En la Fig.10 se observó que en las zonas en contacto con las ligas y la madera hay pérdida de material.

El metal que se oxida en la zona de oxidación es el zinc y en la zona de reducción es el oxígeno.

De los metales analizados el que más sufre corrosión por rendijas es el acero inoxidable, debido a que la capa de pasivación retrasa o evita la corrosión.

Corrosión por picado

La lámina de acero inoxidable en la Fig.11 tenía una capa de óxido de hierro. Al momento de retirarla la mayoría de este óxido se depositó en el fondo del vaso precipitado.

La lámina de acero inoxidable en la Fig.12 no presentó ningún tipo de corrosión y en el fondo del vaso precipitado no se observaron residuos de material.

CONCLUSIONES

Corrosión galvánica

La diferencia de potencial es importante al seleccionar los materiales para uso industrial.

Un factor a tener en cuenta y fundamental en la determinación del deterioro y velocidad de corrosión es la diferencia de áreas entre el cátodo y el ánodo

La Selección de Materiales es una etapa primordial en la Prevención de la Corrosión Galvánica.

Corrosión por empaques

El efecto del Cr que forma la capa pasiva en un acero inoxidable puede ser perjudicial, es por esto que hay que tener en cuenta el porcentaje de elementos aleantes ya que estos pueden ser perjudiciales en un medio salino.

La formación de la capa pasiva es dependiente del oxígeno y por lo tanto su concentración afecta la velocidad de corrosión.

La selección de un material, el diseño y la geometría, debe ser adecuada para que no se presente este tipo de corrosión, donde el medio en el que se encuentra es muy importante.

Corrosión en ambientes salinos

La lámina fabricada con hierro, presentó menor resistencia a la corrosión cuando es expuesta a medios salinos con respecto a las láminas de latón y de acero inoxidable.

En la lámina de latón se presentó una resistencia media a la corrosión en ambientes salinos.

Como era de esperarse la lámina de acero inoxidable tuvo mejor comportamiento anticorrosivo cuando es expuesto a atmósferas salinas.

Es necesario utilizar un método de protección para cada uno de los materiales cuando son expuestos a medios salinos, debido a que cuando están en contacto mayor tiempo y expuestos a otros tipos de atmósferas todos van a presentar corrosión, aunque unos más rápido que otros.

Corrosión por picadura

Ninguno de los materiales estudiados presentó el fenómeno de corrosión por picadura debido a que el tiempo no fue el suficiente como para que se diera.

Los aceros inoxidables tampoco presentaron el fenómeno de corrosión por picadura, debido a la capa de óxido que presentan estos materiales. Aunque la lámina que estaba en presencia de FeCl₃ presentó desprendimiento de material, esto se dio porque este agente aceleró el proceso.