Para
hablar de corrosión primero se debe saber que es la oxidación. La oxidación es
una reacción química donde un material cede electrones, provocando así el
aumento de estado de oxidación.
El
fenómeno de oxidación viene dado al ceder electrones el elemento que se oxida
al elemento oxidante, esto es, diremos que ocurre cuando un átomo inestable
pierde un electrón, lo que permite que el átomo forme un compuesto nuevo con
otro elemento.
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| Oxidación de una manzana |
Corrosión
La corrosión es el
deterioro que sufren los materiales metálicos cuando influyen en ellos diversos
elementos del medio que lo rodea. También se dice que es la transformación
indeseable de un material como consecuencia del medio que lo rodea, produciendo
el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas.
La corrosión es un
fenómeno espontáneo que se presenta prácticamente en todos los materiales
procesados por el hombre. La industria de la corrosión,si por ello entendemos
todos los recursos destinados a estudiarla y prevenirla, mueve anualmente miles
de millones de dólares. Este fenómeno tiene implicaciones industriales muy
importantes; la degradación de los materiales provoca interrupciones en
actividades fabriles, pérdida de productos, contaminación ambiental, reducción
en la eficiencia de los procesos, mantenimientos y sobre diseños costosos.
Las industrias es el
sector más afectado por la corrosión, a cerca de los ataques que este proceso
causa. Se pueden dar desde fracturas, hasta fugas en tanques, disminución de la
resistencia mecánica de las piezas y muchas otras maneras de efectos por los
ataques. Aún así, lo peor de todo es que si no son prevenidas estas clases de
ataques por corrosión, la seguridad de las personas es algo que se ve
permanentemente afectado..
Tipos de Corrosión
Existen diversos
tipos de corrosión en las que se puede nombrar:
- Corrosión uniforme: Donde la corrosión química o electroquímica actúa uniformemente sobre toda la superficie del metal.
- Corrosión galvánica: Ocurre cuando metales diferentes se encuentran en contacto, ambos metales poseen potenciales eléctricos diferentes lo cual favorece la aparición de un metal como ánodo y otro como cátodo, a mayor diferencia de potencial el material con más activo será el ánodo.
- Corrosión por picaduras: Aquí se producen hoyos o agujeros por agentes químicos. Se da por influencia de anomalías que crecen hacia el interior del material produciendo agujeros
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| Corrosión por Picaduras |
- Corrosión intergranular: Es la que se encuentra localizada en los límites de grano, esto origina pérdidas en la resistencia que desintegran los bordes de los granos.´
- Corrosión por esfuerzo: Se refiere a las tensiones internas luego de una deformación en frió.
- Corrosión por heterogeneidad del material: Se produce en aleaciones metálicas, por imperfecciones en la aleación.
- Corrosión por aireación superficial: Se produce en superficies planas, en sitios húmedos y con suciedad. El depósito de suciedad provoca en presencia de humedad la existencia de un entorno más electronegativamente cargado.
- Corrosión atmosférica: De todas las formas de corrosión, la atmosférica es la que produce mayor cantidad de daños en el material y en mayor proporción. Grandes cantidades de metal de automóviles, puentes o edificios están expuestas a la atmósfera y por lo mismo se ven atacados por oxígeno y agua.
Factores que influencian la corrosión atmosférica
- Humedad relativa: Es el porcentaje de vapor de agua a una temperatura dada en comparación con el valor de saturación. Un valor de humedad relativa de 100% indica máxima saturación de agua en la atmósfera y se denomina punto de roció.
- Efectos de iones cloruros en la atmósfera: Los cloruros que están contenidos en el salitre son los mayores responsables de la corrosión de materiales en ambiente marino. Ya que los productos de corrosión entre el metal y este ion cloruro son más soluble en agua en comparación con la corrosión sin iones de cloruros.
- Gases en la atmósfera: Pueden ser diversos gases pero en el caso del dióxido de azufre o trióxido de azufre, se ha comprobado que una atmósfera con estos gases son más corrosivas que una atmósfera limpia o sin estos gases. La corrosión en el acero aumenta si la concentración de dióxido de azufre supera los 0.1mg/m3. Y mientras mayor es el nivel de dióxido o trióxido de azufre mayor será el deterioro de los recubrimientos y pinturas que protejan a un material.
- Velocidad y dirección del viento: El viento puede arrastrar polvo, arena o cualquier otro agente corrosivo, lo cual puede representar un efecto erosivo que tiende a disminuir la vida de pinturas, recubrimientos o hasta de los materiales metálicos mismos.
- Frecuencia de las lluvias: La lluvia se inicia con la condensación del vapor de agua contenido en las nubes. La lluvia puede contribuir a la corrosión atmosférica o pueden disminuirla, todo va a depender del grado de contaminación que esté sobre las superficies metálicas en donde cae la lluvia.
Aleaciones
Las
aleaciones están constituidas por elementos metálicos como hierro, aluminio,
cobre ejemplos concretos de una amplia gama de metales que se pueden
alear. El elemento aleante puede ser no metálico, como fósforo, carbono y
azufre.
Una aleación es
una mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o más metales con
algunos elementos no metálicos. Se puede observar que las aleaciones están
constituidas por elementos metálicos en estado elemental (estado de oxidación
nulo), por ejemplo hierro,aluminio, cobre. Pueden contener algunos elementos no
metálicos por ejemplo fósforos, carbono, azufre. Para su fabricación en general se
mezclan los elementos llevándolos a temperaturas tales que sus componentes
fundan.
Las
aleaciones se pueden clasificar en dos grandes grupos: aleaciones ferrosas y
aleaciones no ferrosas.
1) Aleaciones
ferrosas:
· Base de la aleación:
Fe
· Componentes
secundarios: metales (por ejemplo: Mn, Ni, V, Cr, Co)
no
metales (por ejemplo: C, P, Si, S)
2) Aleaciones
no ferrosas:
- Base de la aleación: Cu
Se emplean
ampliamente en la industria debido a que presentan alta conductividad térmica
y eléctrica. Los ejemplos más significativos son: El latón es una aleación de cobre en
la que el cinc es un constituyente importante, el bronce
es una aleación de cobre que contiene estaño o algún
otro elemento como fósforo o aluminio como constituyente esencial.
- Base de la aleación: Al
Se utilizan en la fabricación de pomos. Dado que son aleaciones livianas pueden utilizarse en construcción aeronáutica y en fabricación de barcos. Se utilizan en la
fabricación de pomos. Dado que son aleaciones livianas pueden utilizarse
en construcción
aeronáutica (duraluminio:95,5% Al, 3% Cu, 1% Mn, 0,5% Mg) y en fabricación de barcos
(hidronalio: 90% Al, 10% Mg) siendo además muy resistentes a la corrosión del
agua de mar
- Base de la aleación: Pb
Son muy dúctiles y se
deforman progresivamente. Las aleaciones de plomo y estaño se emplean para
soldaduras. El plomo aleado con otros metales aumenta su dureza. Con estaño, cadmio y bismuto forman aleaciones
fácilmente fusibles y para poder emplearlas para soldar debe disminuir el punto
de fusión de la aleación.
Acero
Es una mezcla de
hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 2,14 % en
masa de su composición, dependiendo del grado. El acero también contiene otros
elementos químicos aleantes, hasta alcanzar más de 30, pero entre los que
destacan el manganeso, el cromo, el níquel, el silicio, el molibdeno, y el
vanadio, etc., que le van modificando sus propiedades de modos muy distintos
para permitirlo adaptarlo a las necesidades de cada uno de sus millones de usos.
Estas adiciones y tratamientos termo-mecánicos actúan a escala microscópica y
nanométrica, alterando la composición tanto general como a escala atómica, la
modificando la red cristalina, los tamaños de grano, las inclusiones.
En general el acero, dada la flexibilidad por:
- Dispone de excelentes propiedades mecánicas y estructurales.
- Es fácil de atornillar, soldar,
mecanizar, conformar en frío y en caliente.
- Es más barato de producir que otros
materiales y con menos consumo de energía; por ejemplo, consume casi 7
veces menos energía en su producción que el aluminio.
- Es sostenible, ya que es 100%
recuperable, debido a sus propiedades magnéticas, y 100% reciclable; y de
hecho, prácticamente el 100% del acero al final de su vida útil es
realmente reciclado.
- Parte de un mineral que tiene alta
disponibilidad, ya que el hierro representa el 5,6% de la corteza
terrestre y sus minas se encuentran distribuidas por todo el mundo.
Prácticamente
la totalidad de los utensilios que usamos a diario o en la tecnología que nos
hacen la vida más fácil., están hechos de acero, o ha sido el acero un material
fundamental para su realización. Desde los rodillos que se utilizan para
producir el papel que utilizamos o las maquinas rotativas que producen los
periódicos y revistas que leemos, pasando por los cubiertos de acero inoxidable
que nos metemos a diario en la boca decenas de veces, los refuerzos de las
vigas de hormigón armado, o los perfiles de acero de las estructuras de
nuestros edificios, hasta una gran parte de los aerogeneradores que nos
permiten producir electricidad sin generar CO2, o la mayor parte de la
instalación tecnológica más avanzada que a creado el hombre, el gran
colisionador de hadrones (LHC) , cuyos más de 70.000 toneladas de acero,
constituyen la base de la misma.
Diferencias entre el hierro y el acero
Por su gran resistencia
a la corrosión, su gran ductilidad y su alto punto de fusión, el tantalio es
muy útil para las actividades humanas y su uso más común es en diversos tipos de
aleaciones. Se usa también como filamento para evaporar metales como el
aluminio, la producción de condensadores electrolíticos y piezas del horno de
vacío. En menor medida, se emplea en la fabricación de equipos de procesos
químicos, reactores nucleares, aviones y partes de misiles para la guerra. Al
ser absolutamente inmune a los líquidos corporales, el tantalio resulta
Diferencias entre el hierro y el acero
- El hierro es un elemento mientras que el acero es una aleación o combinación de hierro con carbono.
- El acero es más fuerte que el hierro o fierro, como se le llama en algunos países, y tiene mejores propiedades de tensión y compresión. Este es el motivo por el cual en la industria de la construcción se utiliza el acero como base en vez del hierro.
- El hierro era conocido hace miles de años y fue utilizado por el hombre desde el principio de la civilización, mientras que el acero empieza a ser utilizado mucho más tarde.
Acero inoxidable
El acero inoxidable se define como una aleación de acero con
un mínimo del 10 % al 12 % de cromo contenido
en masa. Otros metales que puede contener por ejemplo son
el molibdeno y el níquel. El acero inoxidable es una aleación de hierro y carbono que
contiene por lo mínimo de 10,5% de cromo. Algunos tipos de acero inoxidable
contienen además otros elementos aleantes. Los principales son el níquel y el
molibdeno.
El acero inoxidable es un acero de elevada
resistencia a la corrosión, dado que el cromo,
u otros metales aleantes que contiene, poseen gran afinidad por el oxígeno y reacciona con él formando una capa pasivadora, evitando así la corrosión del hierro (los
metales puramente inoxidables, que no reaccionan con oxígeno son oro y platino,
y de menor pureza se llaman resistentes a la corrosión, como los que contienen fósforo). Sin embargo, esta capa puede ser afectada por
algunos ácidos, dando lugar a que el hierro sea atacado y oxidado por
mecanismos intergranulares o picaduras generalizadas.
Titanio
Es un mineral semiconductor, a veces débilmente
magnético. En polvo es soluble en ácido clorhídrico concentrado; infusible,
tiende a adquirir magnetismo al ser calentado, aunque a veces lo es también en
estado frío pero débilmente. Se trata de un metal de transición de
color gris plata. Comparado con el acero, aleación con la que compite en aplicaciones
técnicas, es mucho más ligero. Tiene alta resistencia a la corrosión y
gran resistencia
mecánica, pero es mucho más costoso que aquél, lo cual limita sus
usos industriales.
No se encuentra en estado puro sino en forma de óxidos,
en la escoria de ciertos minerales de hierro y en las cenizas de animales y
plantas. Su utilización se ha generalizado con el desarrollo de la tecnología
aeroespacial, donde es capaz de soportar las condiciones extremas de frío y
calor que se dan en el espacio y en la industria química, por ser resistente al
ataque de muchos ácidos.
El
titanio tiene varias cualidades que le hacen adecuado para revestir cubiertas y
fachadas:
- Resistencia
a la corrosión sin par y por lo tanto una durabilidad sin limites estimado
en superior a 100 años en todos los ambientes
- No
requiere mantenimiento alguno o limpieza
- Muy
ligero y muy fuerte
- Bajo
coeficiente de dilatación térmica
- No
es tóxico, no ejerce ningún efecto sobre el medio ambiente
- Es
compatible con otros metales habitualmente empleados en la construcción, como
el acero y el aluminio.
Tantalio
El tantalio es un
metal de transición de características peculiares, de un color gris brillante y
metálico con tintes azulados, dúctil, duro y muy resistente a la corrosión. El
tantalio también posee un alto punto de fusión (es superado únicamente por dos
elementos en este punto) y es un excelente conductor, tanto para la
electricidad como para el calor, siendo prácticamente inmune a los ataques
químicos de temperaturas inferiores a los 150° C. Es posible encontrar este
elemento en la naturaleza, formándose generalmente en minerales de columbita y
tantalita. El tantalio es uno de los compuestos químicos elementales más raros
que hay.
El tantalio fue
incluido por la ONU en la lista de productos que no pueden ser exportados a
Irán, ya que tendría uso militar. Ya que es utilizado en la construcción
de reactores nucleares, misiles y motores para cohetes, dada su alta
resistencia al calor, la abrasión y la corrosión.
Magnesio
El magnesio es un elemento químico
perteneciente al grupo de los metales alcalinotérreos, es decir, al grupo 2 en
el sistema periódico de los elementos.
El metal puro no se
encuentra en la naturaleza. Una vez producido a partir de las sales de
magnesio, este metal alcalino-térreo es utilizado como un elemento de aleación. Es dúctil,
maleable, tenaz y el más ligero de los metales estructurales. El magnesio es un
metal blanco ligero, muy activo. Se oxida con el contacto con el aire húmedo,
formándose una capa que lo pasiviza. Reacciona con el agua
a temperatura ambiente. Arde rápidamente en corriente de vapor; también arde en
el aire si está finalmente dividido, dando una súbita e intensa luz blanca, que
ha sido utilizada en fotografía durante mucho tiempo.
El
uso principal del metal es como elemento de aleación del aluminio.
- Se emplean en
componentes de automóviles, como llantas, y en maquinaria diversa.
- También en los
envases de refrescos.
- Como material
refractario en hornos para la producción de hierro y acero, metales no
férreos, cristal y cemento.
- De los metales
empleados como ánodos de sacrificio, el magnesio es el que tiene el
potencial de circulación más alto, por lo que es el que se suele emplear
para proteger catódicamente el acero en electrolitos de mayor
resistividad, en donde el aluminio y el zinc pueden resultar
antieconómicos. Especialmente para la protección de tuberías subterráneas,
cascos de barcos y calentadores de agua.
- Se utiliza en
metalurgia para formar aleaciones ligeras, como el duraluminio.
- En pirotecnia; como agente reductor y como sustituto del cinc en pilas secas.
Niquel
Es
un metal de transición de color blanco plateado con un ligero toque dorado, conductor
de la electricidad y del calor, muy dúctil y maleable por lo que se puede
laminar, pulir y forjar fácilmente, y presentando ferromagnetismo a temperatura
ambiental. Es otro de los metales altamente densos como el hierro, iridio y
osmio. Se encuentra en distintos minerales, en meteoritos (aleado con hierro)
y, en principio, hay níquel en el interior de la Tierra principalmente en su
núcleo, donde se trata del segundo metal más abundante por detrás del hierro,
metal con el que comparte numerosas características similares. El níquel es
aleado con hierro para proporcionar tenacidad y resistencia a la corrosión, en
los aceros austeníticosel níquel es esencial puesto que al ser un metal
gammágeno estabiliza la austenita.
El Níquel es uno de los metales de mayor relevancia
industrial cuyo empleo se remonta a tiempos prehistóricos, incluso mucho tiempo
antes de que este metal pudiera ser aislado y clasificado como elemento
químico. Es un metal de color blanco plateado, duro, tenaz y maleable, que
posee unas buenas características de resistencia a la corrosión y a la
oxidación. Se obtiene a partir del tratamiento de sus menas de tipo óxido (40%)
y sulfuros (60%).
El Níquel se utiliza industrialmente tanto en su
denominación comercial de Níquel puro como formando parte de un gran número de
aleaciones a las que se les adicionan distintos elementos que actúan sobre sus
propiedades mecánicas.
Dada su gran resistencia a la
corrosión, el Níquel se emplea como revestimiento electrolítico (niquelado) de
aquellos metales que son susceptibles a la corrosión, como son el Hierro y el
acero. El Níquel se usa principalmente en forma de aleaciones, en aquellas
aplicaciones en las que interesa conferir propiedades mecánicas especiales,
aumentar la resistencia a la corrosión, controlar la dilatación, disponer de
cualidades magnéticas especiales o disminuir la conductividad eléctrica
La
mayor parte del níquel comercial se emplea en el acero inoxidable y otras
aleaciones resistentes a la corrosión. También es importante en monedas como
sustituto de la plata. El níquel finamente dividido se emplea como catalizador
de hidrogenación.
