Unidad N°10: Corrosión en Materiales Metálicos
Definición de Corrosión
La corrosión es el ataque químico gradual de un metal por acción del medioambiente, que lo transforma en óxido, sal u otro compuesto. Generalmente, este proceso se ve acompañado por otros mecanismos de falla como la fatiga, erosión o esfuerzos mecánicos.
Algunos medios corrosivos comunes incluyen: el aire, atmósferas industriales, el suelo, ácidos y bases, y soluciones salinas.
Los metales que sufren corrosión experimentan una pérdida significativa de resistencia, ductilidad y otras propiedades mecánicas y físicas.
Este fenómeno ocurre predominantemente en ambientes húmedos o salinos con presencia de oxígeno, condiciones esenciales para su desarrollo.
Tipos Comunes de Corrosión
- Picadura: Corrosión localizada que genera pequeños orificios, pudiendo llegar a perforar componentes metálicos.
- Ataque Intergranular: Afecta selectivamente los límites de los granos de un metal, usualmente debido a diferencias de composición entre los límites y el grano mismo.
- Descincado: Característico de las aleaciones de latón, implica la pérdida de zinc, dejando una masa porosa de cobre.
- Corrosión por Erosión: Combinación de la erosión mecánica con uno de los mecanismos básicos de corrosión.
- Corrosión bajo Tensión: Ocurre cuando esfuerzos estáticos y superficiales de tensión actúan en conjunto con un medio corrosivo.
- Fragilización Cáustica: Ataque al acero bajo la influencia de esfuerzos de tensión, temperaturas elevadas e hidróxido de sodio.
- Corrosión por Fatiga: Combinación de un medio corrosivo con esfuerzos cíclicos o variables.
Mecanismos Fundamentales de Corrosión
Existen dos mecanismos básicos de corrosión:
1. Ataque Químico Directo
- Incluye todos los tipos de corrosión donde no hay un flujo apreciable de corriente a través del metal en distancias significativas.
- Aunque los electrones abandonan los átomos metálicos al formar cationes, no se produce un flujo de electrones a escala macroscópica, ni zonas anódicas y catódicas definidas.
- Resulta en una reacción uniforme sobre toda la superficie expuesta, formando una capa escamosa de espesor constante que aumenta con el tiempo.
2. Ataque Electroquímico
- Se caracteriza por el establecimiento de zonas anódicas y catódicas separadas por distancias finitas, con flujo de electrones a través del metal.
- La corriente eléctrica se transporta por el movimiento de iones, lo que provoca un ataque localizado y no uniforme.
Métodos de Prevención y Control de la Corrosión
Los métodos anticorrosivos para impedir o reducir el proceso de corrosión son variados:
Selección del Material
Uno de los métodos más efectivos para mejorar la resistencia a la corrosión es el empleo de un metal o aleación intrínsecamente más resistente. Si bien esto puede incrementar los costos iniciales, se obtienen ahorros significativos en mantenimiento y sustitución a largo plazo. Existen referencias sobre experimentos realizados que avalan esta estrategia.
Recubrimientos Protectores
- Recubrimientos Orgánicos: Incluyen pinturas, resinas, barnices, grasas y láminas adhesivas de plástico. Su calidad puede mejorarse o su costo reducirse con el uso de rellenos inorgánicos. Son adecuados para temperaturas inferiores al punto de ebullición del agua.
- Recubrimientos Inorgánicos: Comprenden materiales cerámicos como los vidriados. Resisten temperaturas considerablemente más altas que los recubrimientos orgánicos. Son duros y resistentes al desgaste, pero frágiles y susceptibles a daños por choques térmicos.
- Recubrimientos Metálicos: Se aplican para proteger contra daños superficiales o mejorar la apariencia. Los métodos de aplicación incluyen electrodeposición, inmersión, aspersión y aplicación a temperatura de fusión. La protección es efectiva si el material de recubrimiento es más resistente al medio ambiente que el metal base y si la capa es continua y sin defectos (ejemplos: hierro galvanizado, latas de conserva).
- Recubrimientos Chapeados de Alta Calidad: Se utilizan para mejorar la resistencia a la fatiga por corrosión, requiriendo una aplicación cuidadosa. Presentan un riesgo considerable si un pequeño defecto permite la corrosión del metal base, y pueden generar esfuerzos residuales de tensión.
Protección Catódica
Este método consiste en hacer que la estructura metálica actúe como cátodo, invirtiendo la polaridad mediante una corriente externa. Se emplean generadores o celdas galvánicas con ánodos de sacrificio (zinc, aluminio, magnesio, etc.). Es comúnmente utilizada en barcos, tanques de agua internos y tuberías subterráneas.