La Corrosión
Es el deterioro de las propiedades de los cuerpos metálicos debido a la exposición a ciertos medios fluidos agresivos (líquidos o gaseosos).
Este deterioro va acompañado de modificaciones químicas que se desarrollan con el tiempo.
Se llama medio agresivo o corrosivo al que produce la corrosión y puede tratarse de agua de mar, aire húmedo, vapores ácidos, etc.
Las reacciones de corrosión tienen energía libre de reacción negativa, son espontáneas.
Ejemplos:
Fe2O3 (hematite)
Al2O3.2SiO2.2H2O (caolinita)
Al2O3.Fe2O3.SiO2 (bauxita)
ZnS (galena)
El estado de oxidación del metal es positivo.
Solo algunos elementos metálicos pueden encontrarse en la naturaleza en su estado nativo (nº de oxidación cero) y son los metales nobles
(Cu, Ag, Au, Pt,etc). Todos ellos con potenciales de reducción positivos.
Estado natural de los metales
La mayor parte de los elementos metálicos se encuentran en la corteza terrestre en forma de compuestos insolubles en agua (óxidos, silicatos, sulfuros, carbonatos, etc).
Clasificación de la corrosión
Según
su morfología
Corrosión Uniforme
Corrosión localizada
En placas
Por picado
Intergranular
Fisurante, bajo tensión
Según el medio
Clasificación de la corrosión
Corrosión Química
Corrosión Electroquímica
La corrosión química es aquella que ocurre cuando el cuerpo metálico y el agente corrosivo están en contacto directo. Se trata de reacciones de oxido-reducción directas en las que no hay corrientes eléctricas que recorran el metal.
Chapa de hierro calentada a alta temperatura en aire seco se oxida a gran velocidad (quemadores de una caldera):
El ataque directo de un metal con un ácido
Corrosión Electroquímica o galvánica
La corrosión electroquímica se trata de reacciones de oxido-reducción donde hay circulación de iones en el medio agresivo y simultáneamente de circulación de electrones libres en el cuerpo metálico.
Se trata de una reacción a distancia como en las pilas galvánicas.
El agente agresivo actúa sobre ciertas zonas o áreas del cuerpo metálico, que en cierto momento tengan menor potencial de reducción, o sea que sean más anódicas respecto de otras zonas del mismo cuerpo.
Puede desempeñar el rol de medio agresivo, la delgada capa líquida producida por la humedad ambiente en contacto con el metal.
Las reacciones de oxidación y reducción dependerán del metal y del medio agresivo.
En las zonas anódicas ocurrirá siempre la oxidación del metal y en las zonas catódicas las reacción dependerá del medio
Corrosión Electroquímica o galvánica
Zona Anódica A(-):
Zona Catódica C(+):
Caso 1. Medio ácido pH<4.3 sin presencia de O2
Caso 2: Medio ácido pH<4.3 en presencia de O2
Caso 3: Medio pH>4.3 en presencia de O2
Caso más frecuente
Generación de las zonas anódicas y catódica
Las diferencias de potencial que dan origen a las zonas anódicas (con menor potencial de reducción) y catódicas pueden generarse por distintas causas:
1-Inhomogeneidades en la pieza metálica:
Puntos de soldadura
Remaches o tronillos
2-Cuerpos aparentemente homogéneos:
Inhomogenidades de composición
Diferencias de tensiones mecánicas
Diferencias de orientación de la red cristalina respecto de la superficie
3-Inhomogeneidades en el medio agresivo:
Diferencia de aireación
4-Cuerpo sometido a diferencia de potencial de origen externo:
Corrientes parásitas o vagabundas
1-Inhomogeneidades en la pieza metálica:
Puntos de soldadura
Remaches o tronillos
Generación de las zonas anódicas y catódica
Zona Anódica A(-):
Zona Catódica C(+):
pH>4.3
presencia de O2
(Gp:) A
(-)
(Gp:) A
(-)
(Gp:) C
(+)
(Gp:) Fe2+
(Gp:) Fe2+
(Gp:) e-
(Gp:) e-
? Chapa de hierro con tornillo de cobre
Eº(Cu2+/Cu)>Eº(Fe2+/Fe)
Los iones Fe2+ y los OH- se desplazan en el medio líquido y en las zonas donde se encuentran forman óxido hidratado (hidróxido) de hierro
Reacciones secundarias:
En una oxidación posterior el hidróxido de Fe(II) se oxida a hidróxido de Fe(III).
Posteriormente ambos hidróxidos Irán absorbiendo CO2 del medio agresivo, produciéndose carbonatos de Fe.
El depósito o mancha de hidróxidos y carbonatos se llama herrumbre.
Los iones Fe2+ y los OH- se desplazan en el medio líquido y en las zonas donde se encuentran forman óxido hidratado (hidróxido) de hierro
1- Inhomogeneidades en la pieza metálica:
Generación de las zonas anódicas y catódica
Zona Anódica A(-):
Zona Catódica C(+):
pH>4.3
presencia de O2
Eº(Sn2+/Sn)>Eº(Fe2+/Fe)
Eº(Fe2+/Fe)>Eº(Zn2+/Zn)
Zona Catódica C(+):
Zona Anódica A(-):
Hierro Galvanizado. Fe recubierto con Zn
Hojalata. Fe recubierto con Sn
Generación de las zonas anódicas y catódica
2-Cuerpos aparentemente homogéneos:
Inhomogenidades de composición
Diferencias de tensiones mecánicas
Diferencias de orientación de la red cristalina respecto de la superficie
mecanizado
mecanizado
Las zonas mecanizadas se comportarán como anódicas, poseen un menor potencial de reducción
Medio compuesto por agar-agar disuelta en agua, una solución de ferricianuro de Potasio y fenolftaleína.
Generación de las zonas anódicas y catódica
2-Cuerpos aparentemente homogéneos:
Medio compuesto por agar-agar disuelta en agua, una solución de ferricianuro de Potasio y fenolftaleína.
pH>4.3 presencia de O2
Zona Catódica C(+):
Zona Anódica A(-):
Reacciones de reconocimiento:
azul
La fenolftaleina a pH>8 torna al
fucsia
Hexacianoferrato (III) de hierro (II)
Hexacianoferrato (III) de potasio
3-Inhomogeneidades en el medio agresivo:
Diferencia de aireación
Generación de las zonas anódicas y catódica
(Gp:) A
(-)
(Gp:) Fe2+
(Gp:) e-
(Gp:) e-
(Gp:) C
(+)
(Gp:) C
(+)
(Gp:) OH-
(Gp:) OH-
Las zonas más aireadas (más oxígeno disuelto) se comportará como catódica
O2
O2
3-Inhomogeneidades en el medio agresivo:
Diferencia de aireación
Generación de las zonas anódicas y catódica
Si colocamos un clavo vertical en una solución acuosa de agar agar conteniendo fenolftaleína y ferricianuro de potasio, al cabo de un tiempo observamos la coloración que se muestra en la Figura
4-Cuerpo sometido a diferencia de potencial de origen externo:
Corrientes parásitas o vagabundas
Generación de las zonas anódicas y catódica
Se trata de corrientes que circulan por el suelo, derivadas por ejemplo de la vía de los ferrocarriles electrificados, postes de luz, torres eléctricas, y que antes de volver a su circuito de origen se conducen por medio de un buen conductor, como por ejemplo una tubería de acero.
Las zonas de entrada de corriente son catódicas mientras que las de salida son anódicas y por lo tanto se corroen
Velocidad de corrosión y densidad o intensidad de corriente de corrosión
La velocidad de corrosión de un cuerpo metálico puede expresarse cuantitativamente de dos maneras:
Masa de metal corroída / unidad de tiempo
1)
2)
espesor de metal corroída / unidad de tiempo
o
Masa de metal / (área expuesta * unidad de tiempo)
(gr./año)
(mm/año)
(gr./m2. año)
La densidad o intensidad de corriente de corrosión (A/cm2) también es una medida de la velocidad de corrosión y se calcula como la corriente que circula dividido el área expuesta al medio agresivo.
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