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Corrosión atmosférica

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Corrosión atmosférica

  1. 1. Andrada Marcos, Noelia Ciencia de los materiales II Corrosión atmosférica Introducción La corrosión atmosférica es el deterioro que sufren los materiales metálicos cuando se encuentran en contacto con el aire a temperatura ambiente. La gran mayoría de las construcciones y piezas operan bajo la acción de la atmósfera, por lo que convierte a la corrosión atmosférica en la causa más frecuente de la destrucción de metales y aleaciones. De este modo, la agresividad atmosférica es culpable de más del 50% de las pérdidas atribuibles a la corrosión metálica. Proceso de corrosión y formación de la película húmeda. La corrosión es posible únicamente cuando las superficies metálicas están humedecidas. El electrolito es una capa húmeda, que a veces es extremadamente delgada y prácticamente invisible y otras veces moja perceptiblemente al metal. El mecanismo de corrosión es electroquímico y se basa los procesos anódico, catódico y en el de resistencia óhmica. En el proceso anódico, el metal debe disolverse dentro de una delgada capa de electrólito, en la que la concentración de cationes se eleva muy pronto hasta la precipitación de algún compuesto poco soluble, a menudo de pobre poder protector. Además, también se produce la llegada del oxigeno a la superficie metálica a través de la capa del electrolito. Bajo la capa de humedad, se produce el proceso catódico, en la que la mayoría de los metales expuestos a la atmósfera se corroen por el proceso de reducción de oxígeno. No existe apenas impedimento para el transporte de oxígeno a la superficie metálica, que estará favorecido por el espesor de la película. El adelgazamiento de la capa del electrolito va acompañado por un aumento de resistencia óhmica entre las zonas anódicas y catódicas de las minúsculas pilas locales de corrosión que, en gran número, se distribuyen sobre el metal. Depósito de la película húmeda. El agua se deposita sobre la superficie del metal debido a diversos factores. Las precipitaciones atmosféricas en forma de lluvia, son la causa más directa de la formación de películas sobre las superficies metálicas. Cuando la humedad relativa de la atmósfera sobrepasa el 100%, o lo que es lo mismo, cuando la temperatura del metal desciende por debajo de la temperatura de rocío, tiene lugar la condensación de humedad con formación de innumerables gotas. Si nos encontramos con humedades relativas inferiores al 100%, la superficie metálica puede también recubrirse de una película húmeda. Los factores más importantes en este proceso son: • La condensación por adsorción, que se fundamenta en la fijación de moléculas de agua en la superficie sólida, como consecuencia de la existencia de fuerzas físicas de atracción entre ellas.
  2. 2. • La condensación capilar, en la que la humedad relativa en un punto determinado de la superficie, es función del radio de curvatura del menisco del liquido en el capilar y crece al disminuir el radio. • La condensación química, que constituye otra forma de humectación como consecuencia de la fijación de ciertas sustancias depositadas sobre la superficie metálica con propiedades higroscópicas y los propios productos de corrosión. Por otro lado, puede producirse un deterioro del material en ausencia de película húmeda, a través de un proceso de corrosión directa que puede ser ignorado, ya que su velocidad de corrosión es prácticamente despreciable. Para ello deberíamos de tener una atmosfera perfectamente seca con una humedad relativa inferior al 20-30%. Influencia de distintos factores sobre la velocidad de corrosión de los materiales metálicos en contacto con la atmósfera. Espesor de la película húmeda Cuando la película de humedad localizada sobre la superficie metálica es de muy pequeño espesor, es difícil la disolución y posteriormente hidratación del catión. Para pequeños espesores de película, aproximadamente hasta 10µm, el sistema aparece bajo control anódico y de resistencia, y las velocidades de corrosión son prácticamente despreciables. En estas condiciones, la llegada de abundante oxigeno a la superficie metálica y la escasez de moléculas de agua para disolver e hidratar el catión propicia la aparición de películas pasivas. A medida que crece el espesor de la película la velocidad de corrosión aumenta hasta alcanzar un máximo para espesores del orden de los 100µm. Para espesores mayores, la velocidad de corrosión de nuevo disminuye debido a que el sistema entra en control catódico como consecuencia de la dificultad de acceso al oxígeno desde la atmosfera hasta la superficie catódica. Espesores superiores a 1mm la velocidad de corrosión se estabiliza, tal y como podemos ver en la figura 1. Contaminación atmosférica. El electrolítico, como hemos visto, está constituido por una película muy delgada agua que puede contener agentes contaminantes que aceleran el proceso de corrosión. Por otro lado, tenemos que las concentraciones de contaminantes difieren en relación a la zona en la que nos encontremos, ya sea rural, industrial, urbana o marina principalmente. Los contaminantes atmosféricos con mayor influencia en la cinética de corrosión son el SO2 y el NaCl, y en menor medida, los óxidos de nitrógeno. El SO2 se encuentra en el aire como consecuencia de la combustión de combustibles sólidos y líquidos. Su influencia en la velocidad de corrosión se da cuando la humedad relativa alcanza un valor umbral, que para el caso del acero es del 60%. FIGURA 1
  3. 3. En la figura 2 podemos apreciar la influencia de la humedad relativa de la atmósfera en la velocidad de corrosión del acero en presencia de 0,01% en peso de SO2. El SO2.llega a la superficie metálica a través del electrólito, después de disolverse en el mismo. A partir de este momento, el mecanismo de actuación es distinto en función del metal expuesto. En la figura 3 podemos comparar los datos experimentales entre las velocidades de corrosión atmosférica en ausencia y en presencia de SO2.. El anión Cl- contamina la atmósfera en la proximidad del mar y, en ocasiones, cerca de suelos muy salinos. El papel de los óxidos de nitrógeno es menos conocido, pero parece que se basa fundamentalmente en su contribución en la creación de microclimas ácidos. Efecto de la lluvia ácida. En situaciones de alta contaminación, la atmósfera puede contener: HCl, HNO3, H2SO4, ácidos orgánicos como fórmico y acético, etc. A través de la lluvia, estos contaminantes son arrastrados y puestos con contacto con estructuras metálicas, de manera que, es preciso considerar de forma independiente a los descritos en el apartado anterior. El efecto de la lluvia ácida desde el punto de vista de la corrosión es objeto de estudio en la actualidad. No obstante, el deterioro tiene que ver fundamentalmente con el aumento de acidez en el electrolítico. Bibliografía “Corrosión y control de la corrosión“. Herbert H. Uhlig – Urmo, s.a. ediciones 1979 “Corrosión y degradación de materiales”. Enrique Otero Huerta – Editorial Síntesis. 1997 “Teoría y práctica de la lucha contra la corrosión”. Jose A. Gonzalez Fernandez – 1984 http://www.textoscientificos.com/ Fuente Figuras: Tomado de Jones, D.A.: Principles and Prevention of Corrosion. 1996 FIGURA 2 FIGURA 3

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