Prevención y Mitigación de la Corrosión en Metales

Introducción a la Corrosión

Los dos componentes básicos del aire son el nitrógeno (78%) y el oxígeno (21%). El nitrógeno es prácticamente inerte, pero el oxígeno es el principal responsable de los procesos de oxidación y corrosión en los materiales debido a su alta reactividad.

Oxidación y Corrosión

En un ambiente seco y cálido, se produce la oxidación. En un ambiente húmedo, se origina la corrosión. La oxidación es la reacción en la que un material se combina con el oxígeno para formar óxidos más o menos complejos. El elemento oxidante es el oxígeno. El hierro se enmohece y el carbón arde. En el enmohecimiento, el oxígeno se combina lentamente con el hierro formando óxido ferroso. En la combustión, se combina rápidamente con el carbono para formar CO2.

La oxidación directa: El óxido puede servir de protección e impedir que esta siga avanzando, pero al elevar la temperatura se puede agrietar la capa de óxido y permitir que la oxidación avance al interior del material.

Oxidación directa o corrosión química: Resulta de la combinación de los átomos metálicos con los de la sustancia agresiva, por ejemplo, sal disuelta en agua.

Corrosión electroquímica: La corrosión es el deterioro lento de un material por la acción de un agente exterior que combina el oxígeno del aire y la humedad. La corrosión química es producida por la acción de ácidos y álcalis.

Factores que influyen en la velocidad de la reacción de oxidación:

• Temperatura elevada
• Presencia de ácidos
• Carácter electroquímico del material

Tipos de Corrosión

Corrosión general: Cuando se produce de forma homogénea en toda la superficie de la pieza, da lugar a una reducción de dimensiones y pérdida de peso generalmente uniforme. Se controla mediante cubiertas protectoras.

Corrosión localizada o galvánica: Ocurre cuando un área funciona siempre como ánodo y otra como cátodo. Hay tres tipos: celdas por composición, por tensiones y por concentración. Tienen su origen en el par galvánico. El efecto forma regiones donde queda localizado el efecto destructor, formando hoyos, picaduras y surcos. Es difícil de prevenir y se da en la superficie de las piezas. El metal resulta picado en una zona localizada, quedando la superficie con grandes rugosidades. En este caso, la pieza disminuye su resistencia más rápidamente de lo que podría esperarse por la pérdida de masa.

Corrosión intergranular: Es la más peligrosa y se debe a la existencia de una zona catódica formada por impurezas contenidas en los contornos de los granos o cristales, llegando incluso a la destrucción de los mismos sin que apenas se presente apariencia externa de corrosión.

Corrosión erosiva: Es un fenómeno de corrosión unido al desgaste superficial provocado por la fricción entre dos superficies sólidas, que da lugar a partículas de óxido que actúan también a modo abrasivo. Se produce también en ocasiones cuando dos superficies se encuentran en contacto y entre ellas fluye un líquido a gran velocidad.

Corrosión con fatiga: Combinación de esfuerzo mecánico y corrosivo. Se debe a la acción de un medio abrasivo sobre el metal, sometido a la vez a esfuerzos variables.

Corrosión bajo tensión o celda generada por tensiones: Ocurre cuando un metal contiene regiones con distintas tensiones. Aquella con la tensión más elevada (o de más alta energía) actúa como ánodo en relación con el área de menor tensión, que actúa de cátodo.

Corrosión por picadura: Se produce en zonas muy localizadas de una superficie metálica y da como resultado el desarrollo de cavidades y agujeros. La aparición de una picadura es lenta, pero una vez formada, su velocidad de crecimiento es muy rápida y muy peligrosa porque puede dar lugar a un fallo inesperado.

Corrosión por grietas: Frecuente en remaches y tornillos, donde la corrosión se concentra de forma localizada en las hendiduras. Para evitarlo, se utiliza soldadura o juntas.

Métodos de Protección contra la Corrosión

Recubrimientos Metálicos

Consiste en aplicar una fina capa sobre la pieza metálica para aislarla de ambientes corrosivos. Cualquiera que sea el recubrimiento a emplear, existe un tratamiento preliminar que sigue las siguientes fases: pulido, desengrasado y decapado mecánico o químico, eliminando las capas superficiales.

Recubrimiento por electrólisis: Es el proceso basado en el traslado de iones metálicos de un ánodo a un cátodo en un medio líquido compuesto fundamentalmente por sales metálicas y ligeramente acidulado. Se realizan cobreado, niquelado, zincado, estañado, soldado y cromado.

Recubrimientos por inmersión en baño de metal fundido: La pieza que se desea proteger se sumerge en un baño de metal protector fundido durante un tiempo determinado.

Galvanizado: Es el proceso electroquímico por el cual se puede cubrir un metal con otro. El galvanizado más común consiste en depositar una capa de zinc sobre hierro, ya que, al ser el zinc más oxidable que el hierro y generar un óxido estable, protege al hierro de la oxidación al exponerse al oxígeno del aire. Se utiliza mucho para piezas decorativas como hebillas y botones. También se bañan piezas en cobre, níquel, plata, oro, etc.

Pavonado: El pavonado consiste en la aplicación de una capa superficial de óxido abrillantado (principalmente Fe₂O₃) de color azulado, negro o café, con el que se cubren las piezas de acero para mejorar su aspecto y evitar su corrosión. Antiguamente, el pavonado se realizaba calentando la pieza a una temperatura elevada hasta que se pusiera azulada y sumergiéndola en aceite. Existen dos métodos de pavonado: ácido y alcalino (en gel).

Cromado: El cromado es un galvanizado basado en la electrólisis por el cual se deposita una fina capa de cromo metálico sobre objetos metálicos o incluso sobre material plástico. El recubrimiento electrolítico con cromo es ampliamente usado en la industria para proteger metales de la corrosión y mejorar su aspecto y presentación.

Niquelado: El niquelado es un recubrimiento metálico de níquel realizado mediante un baño electrolítico, que se aplica a los metales para aumentar la resistencia a la oxidación y la corrosión, y mejora su aspecto en elementos ornamentales. Hay dos tipos de niquelado: niquelado mate y niquelado brillante.

Anodizado: Es el proceso electroquímico industrial aplicado al aluminio para aumentar el espesor de la capa de óxido de aluminio, la cual proporciona al metal una mayor resistencia a la abrasión y a los agentes químicos y atmosféricos. Mejora la resistencia natural del aluminio a la corrosión, garantizando un aspecto uniforme y prolongando la vida del metal. El anodizado puede ser de color plateado, dorado, rojo, y sus terminaciones en tonos mate o brillante.

Recubrimientos Orgánicos

Es una película adherente, decorativa y protectora. Hay tres tipos: recubrimiento esmaltado, recubrimiento por fosfatación y recubrimiento por oxidación superficial o pasivadores anódicos.