Corrosión y Protección de Metales Dr. Ranulfo Flores PASIVACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Corrosión y Protección de Metales Dr. Ranulfo Flores PASIVACIÓN • Es la formación de una película relativamente inerte sobre la superficie de un material (frecuentemente un metal), que lo enmascara en contra de la acción de agentes externos. Aunque la reacción entre el metal y el agente externo sea termodinámicamente factible a nivel macroscópico, la capa o película pasivante no permite que estos puedan interactuar, de tal manera que la reacción química o electroquímica se ve reducida o completamente impedida. • La pasivación no debe ser confundida con la inmunidad, en la cual el metal base es por sí mismo resistente a la acción de los medios corrosivos, por ejemplo el oro y el platino, que no se oxidan fácilmente y por eso se les llama metales nobles. Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Corrosión y Protección de Metales Dr. Ranulfo Flores Fenómenos de pasivación del metal. • Un metal activo en la serie electroquímica se considera pasivo cuando su comportamiento electroquímico llega a ser el de un metal apreciablemente menos activo o más noble . • La pasivación de un metal, en lo que concierne a la corrosión, tiene que ver con la formación de una capa superficial de protección de productos de reacción que inhiben reacciones posteriores. • La pasivación de los metales se refiere a su pérdida de reactividad química en presencia de unas condiciones ambientales particulares. • Muchos metales y aleaciones importantes en ingeniería se pasivan y se vuelven muy resistentes a la corrosión en entornos oxidantes de moderados a fuertes. Ejemplos de metales y aleaciones que muestran pasividad son el acero inoxidable, níquel y sus aleaciones, titanio, aluminio y sus aleaciones. Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Corrosión y Protección de Metales Dr. Ranulfo Flores E D C B A Fig. Curva de polarización de un metal pasivable. Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Corrosión y Protección de Metales Dr. Ranulfo Flores • Cuando un metal, en un medio corrosivo específico, se le somete a un potencial de corrosión creciente, las intensidades de corrosión pueden describir lo indicado en la figura 12.8. Después de alcanzar una intensidad crítica específica, la intensidad decrece fuertemente a la i (pasiva) lo que caracteriza el estado pasivo del metal, de bajos valores de corrosión. • los electrolitos pasivadores son por lo general agentes oxidantes inorgánicos; los que son capaces de crear capas de óxidos absorbidas por la superficie e impermeables al posterior ataque corrosivo. • No todos los metales o aleaciones pueden sufrir esta fuerte polarización por corrientes anódicas, teniendo sólo éstos el calificativo de pasivos. • Existen dos teorías principales respecto a la naturaleza de la película pasiva: a) la teoría de la película de óxido; b) la teoría de adsorción. Teoría de la película de oxido .- La película pasiva es siempre una capa que actúa como barrera de difusión de productos de reacción (por ejemplo, óxidos metálicos u otros compuestos) separando el metal de su entorno y disminuye la velocidad de reacción. Teoría de adsorción.- Se cree que los metales pasivos son cubiertos por una película quimiadsorbida de oxigeno. Se supone que tal capa desplaza las moléculas de H20, adsorbidas normalmente, y reduce la velocidad de disolución anódica, involucrando la hidratación de los iones metálicos. • Las dos teorías tienen en común que se forma una película protectora en la superficie del metal, de modo que el grado de pasividad redunda en un aumento de la resistencia frente a la corrosión. Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Corrosión y Protección de Metales Dr. Ranulfo Flores Por qué es importante el proceso de pasivación? El acero inoxidable puede resistir la corrosión gracias a la capa pasiva de óxido de cromo que se forma en su superficie. La formación de esta capa protectora es llamada pasivación. La abrasión o el calor excesivo (causado por la soldadura) destruye esta capa protectora y expone al metal a la corrosión. Inicio del proceso de pasivación final del proceso de pasivación La pasivación sucede cuando el cromo presente en el acero inoxidable entra en contacto con el oxígeno en el aire. Esta reacción química forma una capa pasiva de óxido de cromo, la cuál protege la superficie de acero inoxidable. Para formar una capa gruesa y uniforme de óxido de cromo, la superficie debe estar completamente limpia y libre de cualquier contaminante. La abrasión mecánica, el tratamiento térmico, la soldadura, las sales, los ácidos fuertes y la contaminación galvánica malogran la capa de óxido de cromo y provocan la indeseable oxidación. Para restaurar completamente la resistencia a la corrosión del acero inoxidable y evitar cualquier interferencia con el proceso de pasivación, tanto la de coloración por calor como cualquier otro contaminante deben ser removidos Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Corrosión y Protección de Metales Oxígeno Cromo Acero inoxidable Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Capa de óxido de cromo Cr2O3 1-5 nm Acero inoxidable Corrosión y Protección de Metales Dr. Ranulfo Flores La pasivación como proceso de manufactura • Existen muchas técnicas para fomentar, robustecer o inclusive crear artificialmente una película pasivante en metales, tales como:l parkerizado o fosfatado, pavonado, anodizado, etc. • Sin embargo, el nombre proceso de pasivación o pasivado de metales usualmente se reserva para el proceso de formación de una capa externa al metal, con el fin de aislarlo del exterior. Esta capa externa está formada por una asociación del metal mismo (u otro metal agregado a la aleación para tal fin, como el cromo) con oxígeno, formando una cadena M-O-M. • La capa pasivante es el resultado de éste proceso químico, empleado por la industria de la manufactura durante la producción de algunos objetos o utensilios metálicos, incluyendo diversidad de instrumentos quirúrgicos, válvulas y conexiones de precisión de acero inoxidable. • Por pertenecer a los procesos de acabados (o procesos secundarios), son aplicados generalmente en baños de inmersión casi siempre en las etapas finales y posteriores al mecanizado y limpieza del objeto. Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Corrosión y Protección de Metales Dr. Ranulfo Flores Tipos de pasivado En el caso de acero inoxidable, existen primordialmente dos tipos de pasivado de acuerdo con el contenido del ácido principal utilizado en la concentración química: pasivado nítrico y pasivado cítrico. Pasivación cítrica utilizando el ácido cítrico es considerado ecológicamente un poco más sano, aunque actualmente el Pasivación nítrico, utilizando el a´cido nítrico como agente oxidante es aún el más popular. Método de pasivado Dependiendo del proceso, varios tanques de solución para baño del objeto pueden ser utilizados, y finalmente un tipo de horneado seca y culmina el método. La capa pasiva es lograda por la reacción en las superficies externas del objeto con el porcentaje en volumen del ácido en agua especialmente purificada; por consiguiente, el grosor de la capa pasiva es mínima. Esto significa que cualquier maltrato a la superficie protegida, por ejemplo una pequeña rayadura, puede causar que el objeto sea vulnerable a reacciones en el área dañada. Así como también grabado en láser previo a los baños pueden afectar desfavorablemente. Si las impurezas del material no son exitosamente removidas, ya sea por concentración incorrecta de los reactivos, o por algún otro factor que impida el efectivo baño purificador, incluyendo la calidad del agua en uso o una preparación incorrecta de la superficie (Lavado, desengrase, etc.), las impurezas probablemente serán más visibles cuando se sequen los líquidos, pues pueden haber sido descubiertas mas no habrán sido eliminadas. Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Corrosión y Protección de Metales Dr. Ranulfo Flores Pasivación o electropulido • En épocas recientes, aunque puede ser una aseveración debatible, se ha venido manejando también el electropulido como el mejor proceso de pasivación en la industria de manufactura con acero inoxidable. • La razón es que estudios de Espectroscopía de electrones Auger (AES) y Espectroscopía fotoelectrónica para análisis químico (XPS) muestran una película pasivante muy superior en cuanto a enriquecimiento de cromo (debido a la disolución selectiva del hierro de la aleación) y también respecto a su mayor espesor (debido posiblemente a la acción anodizante del proceso mismo). • La pasivación comienza instantáneamente después de terminado el proceso de limpieza y toma entre 24 y 48 horas para que quede terminada y estabilizada . Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Corrosión y Protección de Metales Dr. Ranulfo Flores FIN Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores Corrosión y Protección de Metales CINETICA DE LA LIXIVIACION Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión Dr. Ranulfo Flores
