Materiales y metodos para evitar la corrosionx

Métodos Anticorrosivos:
Galvanizado:
Es el proceso electroquímico por el cual se puede cubrir un metal con otro. Se denomina galvanización pues
este proceso se desarrolló a partir del trabajo de Luigi Galvani, quien descubrió en sus experimentos que si
se pone en contacto un metal con una pata cercenada a una rana, ésta se contrae como si estuviese viva,
luego descubrió que cada metal presentaba un grado diferente de reacción en la pata de rana, por lo tanto
cada metal tiene una carga eléctrica diferente.
Más tarde ordenó los metales según su carga y descubrió que puede recubrirse un metal con otro,
aprovechando esta cualidad (siempre depositando un metal de carga mayor sobre uno de carga menor).
De su descubrimiento se desarrolló más tarde el galvanizado, la galvanotecnia, y luego la galvanoplastia.
La función del galvanizado es proteger la superficie del metal sobre el cual se realiza el proceso. El
galvanizado más común consiste en depositar una capa de zinc (Zn) sobre hierro (Fe); 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.
Otros procesos de galvanizado muy utilizados son los que se refieren a piezas decorativas. Se recubren estas
piezas con fines principalmente decorativos, la hebillas, botones, llaveros, artículos de escritorio y un sinfín
de productos son bañados en cobre, níquel, plata, oro, bronce, cromo, estaño, etc.. En el caso de la bisutería
se utilizan baños de oro (generalmente de 18 a 21 quilates). También se recubren joyas en metales más
escasos como platino y rodio.
En los procesos de
galvanizado se utilizan los
siguientes elementos:
Fuente de alimentación:
es un transformador que
baja el voltaje de 380 V,
220 V ó 110 V a tensiones
menores (de 0,1 a 12 V).
Además, estos equipos
poseen semiconductores
(placas de selenio, diodos
y últimamente tiristores)
que
transforman
la
corriente alterna, en
corriente continua, que es
la que se utiliza para estos
procesos.
Esta fuente debe tener en lo posible un sistema de regulación de voltaje, puesto que cada proceso tiene un
rango de tensión en el que el resultado es óptimo.
Electrolito: es una solución de sales metálicas, que serán las que servirán para comenzar el proceso
entregando iones metálicos, que serán reemplazados por el ánodo.
Por ejemplo, los baños de niquelado se componen de sulfato de níquel, cloruro de níquel y ácido bórico. Los
baños de cincado contienen cianuro de sodio, hidróxido de sodio y soda cáustica (los alcalinos) o cloruro de
cinc, cloruro de potasio y ácido bórico (los ácidos).
Además se agregan a los electrolitos sustancias orgánicas como tensoactivos, agentes reductores y
abrillantadores: sacarina sódica, trietanolamina, formalina, urea, sulfuro de sodio, carboximetilcelulosa y
varios tipos de azúcares (derivados por ejemplo de extractos del jarabe de maíz).
Ánodos: son placas de metal muy puro, puesto que la mayoría de los procesos no resisten las
contaminaciones: níquel 99,997 %; cobre 99,95 %; zinc 99,98 %. Cuando un ion entrega su átomo de metal
en el cátodo, inmediatamente otro lo reemplaza desprendiéndose del ánodo y viajando hacia el cátodo. Por
lo que la principal materia prima que se consume en un proceso de galvanizado es el ánodo.
Pavonado:
El pavonado consiste en la aplicación de una capa superficial de óxido abrillantado, de composición
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.
Los orígenes del pavonado son un tanto inciertos, remontándose a cerca de tres
siglos. Lo que sí se conocía es que calentando el acero hasta alcanzar un tono azulado
y sumergiéndolo en aceite, aumentaba considerablemente su resistencia a la
herrumbre.
Existen dos métodos de pavonado: el ácido y el alcalino. El ácido es sin duda el
método que proporciona mejor calidad, durabilidad y aspecto. Pero requiere mucho tiempo para lograr el
resultado deseado. Se obtiene mediante la aplicación de ácidos que proporcionan una oxidación superficial
de gran adherencia y durabilidad.
En cambio el alcalino es mucho más fácil de lograr y en muy poco tiempo, por lo que es el método utilizado
habitualmente.
Cromado:
El cromado es un galvanizado, basado en la electrólisis, por medio del cual se deposita una fina capa de
cromo metálico sobre objetos metálicos e incluso sobre material plástico. El recubrimiento electrolítico con
cromo es extensivamente usado en la industria para proteger metales de la corrosión, mejorar su aspecto y
sus prestaciones.
El llamado cromo duro son depósitos electrolíticos de espesores relativamente
grandes ( 0,1 mm) que se depositan en piezas que deben soportar grandes
esfuerzos de desgaste. Se realizan este tipo de depósitos especialmente en
asientos de válvulas, cojinetes cigüeñales ejes de pistones hidráulicos y en general
en lugares donde se requiera bastante dureza y precisión.
El cromo brillante o decorativo son finas capas de cromo que se depositan sobre
cobre, latón o níquel para mejorar el aspecto de algunos objetos. La grifería doméstica es un ejemplo de
piezas cromadas para dar embellecimiento.
El cromo tiene poco poder de protección, menos aun si las capas que se depositan son tan delgadas como
una micra. Por ello las superficies a cubrir deben estar bien pulidas, brillantes y desengrasadas. El cromo se
aplica bien sobre el cobre, el níquel y el acero, pero no sobre el zinc o la fundición.
Niquelado:
El niquelado es un recubrimiento metálico de níquel, realizado mediante baño electrolítico , que se da a los
metales, para aumentar su resistencia a la oxidación y a la corrosión y mejorar su aspecto en elementos
ornamentales.
Hay dos tipos de niquelado: Niquelado mate y Niquelado brillante.
El niquelado mate se realiza para dar capas gruesas de níquel sobre hierro, cobre, latón y otros metales ( el
aluminio es un caso aparte) es un baño muy concentrado que permite trabajar con corrientes de 8 - 20
amperios por decímetro cuadrado, con el cual se consiguen gruesas capas de níquel en tiempos razonables.
Los componentes que se utilizan en el niquelado son: Sulfato de níquel, cloruro de níquel, ácido bórico y
humectante.
El niquelado brillante se realiza con un baño de composición idéntica al anterior al que se le añade un
abrillantador que puede ser sacarina por ejemplo. Para obtener la calidad espejo la placa base tiene que
estar pulida con esa calidad. La temperatura óptima de trabajo está entre 40 y 50 ºC, pero se puede trabajar
bien a la temperatura ambiente.
En los baños de niquelado se emplea un ánodo de níquel que se va disolviendo conforme se va depositando
níquel en el cátodo. Por esto la concentración de sales en el baño en teoría no debe variar y esos baños
pueden estar mucho tiempo en activo sin necesidad de añadirles sales.
Si en vez de emplear un ánodo de níquel se emplea un ánodo que no se disuelva en el baño (platino,
plomo...) las sales de níquel se convertirán por efecto de la electrólisis paulatinamente en sus ácidos libres,
sulfúrico y clorhídrico, con lo que se producirán dos fenómenos, una diminución del pH (aumento de la
acidez) y una disminución de la concentración de sales, esto llevara a la progresiva pérdida de eficiencia del
baño. Por esto los baños con ánodo inactivo no pueden aprovechar todo el níquel que llevan en disolución y
cuando han consumido aproximadamente el 50% del níquel en sales disueltas se tornan ineficientes y sus
depósitos no son buenos.
Anodizado:
El anodizado es un proceso electroquímico industrial aplicado al aluminio para aumentar el espesor creando
una densa capa de óxido de aluminio, la cual proporciona al metal una mayor resistencia a la abrasión y a los
agentes químicos y atmosféricos. Esta capa de óxido aumentada artificialmente, al
formar parte del material, es de difícil remoción.
Ella mejora la natural resistencia del aluminio a la corrosión, garantiza el aspecto
uniforme y prolonga la vida útil del metal. El anodizado puede ser en color:
Plateado - Dorado - Negro - Verde - Azul - Rojo; y sus terminaciones en tonos Mate
o Brillante.
Nitruración:
La nitruración es un tratamiento termoquímico, dado que se modifica la composición del acero
incorporando nitrógeno, dentro del proceso de tratamiento térmico. Proporciona dureza superficial a las
piezas, por absorción de nitrógeno mediante calentamiento en una atmósfera de nitrógeno.
El proceso es en un recinto, un horno de tratamiento térmico, se somete al amoníaco a temperaturas de
500°C, se descompone en nitrógeno e hidrógeno. El hidrógeno, más ligero, se separa del nitrógeno por
diferencia de densidad. El nitrógeno liberado por la descomposición del amoníaco forma la atmósfera en el
interior del horno que, en contacto con la superficie de hierro y a esa temperatura, forma nitruro de hierro,
un compuesto de gran dureza pero frágil.
Si bien este tratamiento da gran dureza superficial a la pieza, la velocidad de penetración es muy lenta,
aproximadamente 1 mm en 100 horas de tratamiento, pero no necesita de temple posterior.
La nitruración se da a piezas sometidas a grandes fuerzas de rozamiento y de carga como, por ejemplo,
pistas de rodamientos, camisas de cilindros o piezas similares, que necesitan un núcleo con cierta
plasticidad, que absorba golpes y vibraciones, y una superficie de gran dureza contra desgaste y
deformaciones.
Características:
Endurece la superficie de la pieza, Aumenta el volumen de la pieza, Se emplean vapores de amoniaco, Es un
tratamiento muy lento, Las piezas no requieren ningún otro tratamiento. La pieza después de ser nitrurada,
al ser sometida a trabajos en temperaturas hasta la temperatura de nitruración (500 ºC) sin perder su
dureza después de rebasarse dicha temperatura la dureza comienza a disminuir. Si el acero tiene bajo
contenido de carbono favorece la formación que se mezcle el N+Fe y formen nitruros inestables, haciendo
frágil la estructura.
Ánodo de sacrificio:
En 1823 Sir Humphry Davy, en Inglaterra, buscando proteger de la corrosión las planchas de cobre que se
utilizaban en los cascos de barcos ensaya conectarlas a elementos de hierro, de cinc y de estaño. Los dos
primeros elementos dieron buenos resultados para reducir la corrosión de las láminas de cobre.
Posteriormente, cuando el cobre es reemplazado por el hierro en la fabricación de barcos, los ánodos de
cinc adquieren mayor importancia porque proveen adecuada protección a los aceros durante un tiempo
suficientemente prolongado.
El material elegido como ánodo de sacrificio debe tener un valor de electronegatividad menor que el
material que va a proteger, debe ser menos "noble".
Los ánodos de sacrificio o ánodos galvánicos más utilizados son los siguientes:
Las principales características de este tipo de ánodos son las siguientes:
Desde el punto de vista técnico y
Material Anódico
Medio Corrosivo
económico, un ánodo tiene que reunir
Suelos
Cinc (hasta 1500ohm-cm)-magnesio
una serie de propiedades esenciales
Aguas Dulces
Magnesio
como las siguientes:
Agua de mar o Agua Salada Aluminio
Tener un potencial de disolución lo
suficientemente negativo para polarizar la estructura (en el caso del acero a -0,8 V).
Debe presentar una tendencia pequeña a la polarización, es decir, no debe desarrollar películas pasivantes u
obstructoras con los productos de corrosión y tener una fuerte sobretensión de hidrógeno.
El material debe tener un elevado rendimiento eléctrico en A/h kg.
El ánodo deberá corroerse uniformemente.
El metal será de fácil adquisición y deberá poder fundirse en diferentes formas y tamaños.
El metal deberá tener un costo razonable, de modo que unido con otras características electroquímicas se
pueda conseguir la protección a un costo razonable por amperio/año.
Pinturas resinosas:
Pintura epoxica:
Una Resina Epoxi o poliepóxido es un polímero termoestable que se endurece cuando se mezcla con un
agente catalizador o "endurecedor". Las resinas epoxi más frecuentes son producto de una reacción entre
epiclorohidrina y bisfenol-a. Los primeros intentos comerciales de producción tuvieron lugar en 1927 en los
EE. UU. El mérito de la primera síntesis de una resina basada en bisfenol-a lo comparten el Dr. Pierre Castan
de Suiza y el estadounidense Dr. S. O. Greenlee en 1936. El trabajo del suizo fue licenciado por la compañía
química Ciba-Geigy, también suiza, que se convirtió rápidamente en uno de los 3 mayores fabricantes
mundiales de resinas epoxi; aunque a finales de los años 90 abandonó ese negocio. El trabajo del Dr.
Greenlee fue a parar a una compañía pequeña, que luego fue comprada por la Shell.
Resinas o recubrimientos fenolicos:
El fenol en forma pura es un sólido cristalino de
color blanco-incoloro a temperatura ambiente. Su
fórmula química es C6H5OH, y tiene un punto de
fusión de 43ºC y un punto de ebullición de 182ºC.
El fenol no es un alcohol, debido a que el grupo
funcional de los alcoholes es R-OH,y en el caso del
fenol es Ph-OH. El Fenol es conocido también
como ácido fénico. Puede sintetizarse mediante la
oxidación parcial del benceno.
El fenol es una sustancia manufacturada. El
producto comercial es un líquido. Tiene un olor repugnantemente dulce y alquitranado.
Se puede detectar el sabor y el olor del fenol a niveles más bajos que los asociados con efectos nocivos. El
fenol se evapora más lentamente que el agua y una pequeña cantidad puede formar una solución con agua.
El fenol se inflama fácilmente, es corrosivo y sus gases son explosivos en contacto con la llama.
El fenol se usa principalmente en la producción de resinas fenólicas. También se usa en la manufactura de
nylon y otras fibras sintéticas. El fenol es muy utilizado en la industria química, farmacéutica y clínica como
un potente fungicida, bactericida, antiséptico y desinfectante, también para producir agroquímicos,
policarbonatos, en el proceso de fabricación de ácido acetilsalicílico (aspirina) y en preparaciones médicas
como enjuagadientes y pastillas para el dolor de garganta.
De ser ingerido en altas concentraciones, puede causar envenenamiento, vómitos, decoloración de la piel e
irritación respiratoria. Desafortunadamente es uno de los principales desechos de industrias carboníferas y
petroquímicas; como consecuencia el fenol entra en contacto con cloro en fuentes de agua tratadas para
consumo humano, y forma compuestos fenilclorados, muy solubles y citotóxicos por su facilidad para
atravesar membranas celulares. Se supone que este compuesto fue utilizado por Pío de Pietrelcina para
simular sus estigmas.
Resinas o recubrimientos alquidicos:
Una resina alquídica es básicamente un poliéster cuya cadena principal está modificada con moléculas de
ácido graso, las que le otorgan propiedades particulares.
Existen varias formas de clasificar a las resinas alquídicas.
Clasificación de las resinas alquídicas de acuerdo a su composición
Alquid puro: se define como el polímero formado únicamente por la combinación del anhídrido ftálico como
diácido, glicerina ó pentaeritritol como polioles y ácidos grasos saturados ó insaturados como modificantes
primarios.
Alquid modificado: así se denomina la resina alquídica en cuya composición intervienen compuestos
diferentes a los que participan en alquídicas puras, como por ejemplo polioles y poliácidos especiales,
monoácidos, compuestos fenólicos, epoxídicos, acrílicos, vinílicos, silicónicos, etc.
Clasificación de las resinas alquídicas de acuerdo a la forma en que se presentan los ácidos grasos
Proceso vía ácido graso o aceite: El aporte de ácidos grasos, modificantes de la cadena poliéster puede
provenir de aceites naturales, en este caso también se incorpora glicerina como componente del triglicérido
ó bien puede resultar del uso de ácidos grasos, como tales, naturales ó sintéticos.
Proceso directo: en lugar de utilizar aceites naturales se parte directamente de los ácidos grasos. Al no ser
necesario desdoblar el aceite, la síntesis es más sencilla y se realiza en única etapa. La reacción entonces es
una esterificación directa.
Proceso vía alcoholisis: A partir de aceites naturales. Para incorporar el aceite será necesario transformarlo
en un material capaz de intervenir en las reacciones de polimerización - esterificación -. Esta transformación
se lleva a cabo a través de un proceso de transesterificación previo a la esterificación, denominado
comúnmente alcoholisis
Según el tipo de aceite: Determinado por la composición en ácidos grasos del triglicérido, en un proceso vía
aceite ó por el tipo de ácido graso, en un proceso vía ácido graso. (saturados y no saturados). Los aceites y
por extensión los ácidos grasos derivados se clasifican en: secantes, semisecantes y no secantes.
Por lo tanto, las resinas alquídicas pueden clasificarse de acuerdo al tipo de aceite en:
Resinas alquídicas secantes: Están formuladas utilizando aceites del tipo secantes ó semisecantes (con alto ó
medio porcentaje de insaturación).
Resinas alquídicas no secantes: En su formulación intervienen ácidos grasos del tipo no secantes (con muy
bajo ó nulo porcentaje de insaturación).
Según el “largo en aceite”: El “largo en aceite de la resina alquídica” es el tenor sobre resina sólida de
poliglicérido (aceite) ó del glicérido reconstituido (vía ácido graso).
Según el contenido de diácido" (contenido porcentual en diácido expresado sobre no los volátiles del
sistema)
Según el tipo de materias primas empleadas
Clasificación de las resinas alquídicas de acuerdo a su modificación
Modificadas con:
Resinas maleícas, fenólicas, hidrocarbonadas, cetónicas, aldehidicas, vinílicas.
Estireno, metacrilato de metilo, ácido acrílico, acrilatos, éteres alilicos, etc.
Monoácidos aromáticos, benzoico, P – terbutil benzoico.
Diácidos, poliácidos, anhídrido trimellitico, ácidos dimericos, ácido adípico, cítrico, ácido isoftalico,
tereftálico, anhídrido maléico.
Dioles y polioles
Reactivos formaldehído, acetaldehído, butiraldehido
Diluyentes reactivos, glicidil esteres y éteres
Poliaminas, poliamidas
Resinas epoxi
Resinas de silicona
Clasificación de las resinas alquídicas de acuerdo a su proceso de producción empleado en su manufactura
Proceso por Fusión (Fusion Cook): Se procesan las materias primas a alta temperatura en estado de fusión
generalmente por calentamiento directo
Proceso por Solventes (Solvent Cook): La reacción se produce en presencia de solventes que actúan
promoviendo las reacciones de polimerización y regulando la viscosidad del medio. Se trabaja en equipos
mas sofisticados por calentamiento indirecto y equipos de reflujo, destilación y recuperación de solventes.