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9.PRINCIPIOS DE CORROSIÓN.DEFINICIÓN
La corrosión es definida como el deterioro de un material metálico a
consecuencia de un ataque químico por su entorno. Siempre que la
corrosión esté originada por una reacción química, la velocidad a la que
tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, la salinidad
del fluido y las propiedades de los metales en cuestión [1].
Figura 1. Corrosión debida a medios severos [2].
9.1 TIPOS DE CORROSIÓN.
9.1.1 Corrosión uniforme.
Es aquella corrosión que se produce con el adelgazamiento uniforme
producto de la pérdida regular del metal superficial. Esto ocurre por la
atmosfera quien es la que produce mayor cantidad de daños en el
material por lo que se ven atacados por oxigeno y al agua, La severidad
de esta clase de corrosión se incrementa cuando la sal, los compuestos
de sulfuro y otros contaminantes atmosféricos están presentes. Los
ambientes atmosféricos son los siguientes:
Industriales: Son los que contienen compuestos sulfurosos, nitrosos y
otros agentes ácidos que pueden promover la corrosión de los metales.
En adición, los ambientes industriales contienen una gran cantidad de
partículas aerotransportadas, lo que produce un aumento en la
corrosión.
Marinos: Esta clase de ambientes se caracterizan por la presencia de
cloridro, un ión particularmente perjudicial que favorece la corrosión
de muchos sistemas metálicos.
Rurales: En estos ambientes se produce la menor clase de corrosión
atmosférica, caracterizada por bajos niveles de compuestos ácidos y
otras especies agresivas. Existen factores que influencian la corrosión
atmosférica. Ellos son la Temperatura, la Presencia de Contaminantes
en el Ambiente y la Humedad [3].
9.1.2 Corrosión localizada
La segunda forma de corrosión, en donde la pérdida de metal ocurre en
áreas discretas o localizadas, esta se divide:
9.1.2.1 Corrosión Galvánica.
La corrosión galvánica se presenta, cuando dos metales diferentes en
contacto o conectados por medio de un conductor eléctrico, son
expuestos a una solución conductora. En este caso, existe una
diferencia en potencial eléctrico entre los metales diferentes y sirve
como fuerza directriz para el paso de la corriente eléctrica a través del
agente corrosivo, de tal forma que el flujo de corriente corroe uno de
los metales del par formado.
Mientras más grande es la diferencia de potencial entre los metales,
mayor es la probabilidad de que se presente la corrosión galvánica
debiéndose notar que este tipo de corrosión sólo causa deterioro en uno
de los metales, mientras que el otro metal del par casi no sufre daño.
El metal que se corroe recibe el nombre de metal activo, mientras que
el que no sufre daño se le denomina metal más noble.
La relación de áreas entre los dos metales es muy importante, ya que
un área muy grande de metal noble comparada con el metal activo,
acelerará la corrosión, y por el contrario, una mayor área del metal
activo comparada con el metal noble disminuye el ataque del primero.
La corrosión galvánica a menudo puede ser reconocida por el
incremento del ataque junto a la unión de los metales, este tipo puede
ser controlado por el uso de aislamientos o restringiendo el uso de
uniones de metales cuando ellos forman diferencias de potencial muy
grande en el medio ambiente en el que se encuentran. La diferencia de
potencial puede ser medida, utilizando como referencia la serie
galvánica de los metales y aleaciones que se presentan más adelante,
en la serie de los potenciales tipo (standard) de óxido de reducción.
Otro método para reducir la corrosión galvánica, es evitar la presencia
de grandes áreas de metal noble con respecto a las de metal activo,
acelerará la corrosión, y por el contrario, una mayor área del metal
activo comparada con el metal noble disminuye el ataque del
primero [4].
9.1.2.2 Corrosión por erosión.
Es cuando el movimiento del medio corrosivo sobre la superficie
metálica incrementa la velocidad de ataque debido a desgaste
mecánico, este recibe el nombre de corrosión por erosión. La erosión
generalmente se atribuye a la remoción de películas superficiales
protectoras, como por ejemplo, películas de óxido formadas por el aire,
o bien, productos adherentes de la corrosión. La corrosión por erosión,
generalmente tiene la apariencia de picaduras poco profundas
de fondo.
La corrosión por erosión prospera en condiciones de alta velocidad,
turbulencia, choque, etc., y frecuentemente se observa en impulsores
de bombas, agitadores y en codos y cambios de dirección de tuberías.
Los líquidos con suspensión conteniendo partículas sólidas duras
pueden igualmente causar este tipo de problema [5].
Figura 2. Corrosión por cavitación en el
esquema del mecanismo de turbulento remolino de aguas [6]
9.1.2.3 Corrosión Por Agrietamiento.
Definimos como agrietamiento por corrosión, al proceso físico-químico
a través del cual los metales, cuando están sometidos a esfuerzos
mecánicos, simultaneados con una exposición a ambientes corrosivos,
presentan una fatiga estructural que desemboca en la aparición de
fisuras y grietas con resultado de una disminución de su resistencia
intrínseca. No se suelen observar grandes extensiones afectadas, lo
cual resulta bastante engañoso, y consecuentemente peligroso, debido
a que las grietas formadas, aparentemente superficiales, tienen la
particularidad de ser de contextura fina pero profunda, lo cual redunda
en un elevado riesgo de rotura [7].
9.1.2.4 Corrosión por Picadura o “Pitting”.
Es altamente localizada, se produce en zonas de baja corrosión
generalizada y el proceso (reacción) anódico produce unas pequeñas
“picaduras” en el cuerpo que afectan. Puede observarse generalmente
en superficies con poca o casi nula corrosión generalizada. Ocurre
como un proceso de disolución anódica local donde la pérdida de metal
es acelerada por la presencia de un ánodo pequeño y un cátodo mucho
mayor.
Esta clase de corrosión posee algunas otras formas derivadas:
Corrosión por Fricción o Fretting: es la que se produce por el
movimiento relativamente pequeño (como una vibración) de 2
sustancias en contacto, de las que una o ambas son metales. Este
movimiento genera una serie de picaduras en la superficie del metal,
las que son ocultadas por los productos de la corrosión y sólo son
visibles cuando ésta es removida.
Corrosión por Cavitación: es la producida por la formación y colapso
de burbujas en la superficie del metal (en contacto con un líquido).
Es un fenómeno semejante al que le ocurre a las caras posteriores de
las hélices de los barcos. Genera una serie de picaduras en forma de
panal.
Corrosión Selectiva: es semejante a la llamada Corrosión por
Descincado, en donde piezas de cinc se corroen y dejan una capa
similar a la aleación primitiva. En este caso, es selectiva porque
actúa sólo sobre metales nobles como al Plata-Cobre o Cobre-Oro.
Quizá la parte más nociva de esta clase de ataques está en que la
corrosión del metal involucrado genera una capa que recubre las
picaduras y hace parecer al metal corroído como si no lo estuviera,
por lo que es muy fácil que se produzcan daños en el metal al
someterlo a una fuerza mecánica [8]
9.1.2.5 Corrosión Por Fricción.
Es la que se produce por el movimiento relativamente pequeño (como
una vibración) de 2 sustancias en contacto, de las que una o ambas son
metales. Este movimiento genera una serie de picaduras en la
superficie del metal, las que son ocultadas por los productos de la
corrosión y sólo son visibles cuando ésta es removida [9].
9.1.2.6 Corrosión selectiva.
Es semejante a la llamada Corrosión por Descincado, en donde piezas
de Zinc se corroen y dejan una capa similar a la aleación primitiva. En
este caso, es selectiva porque actúa sólo sobre metales nobles como al
Plata-Cobre o Cobre-Oro. Quizá la parte más nociva de esta clase de
ataques está en que la corrosión del metal involucrado genera una capa
que recubre las picaduras y hace parecer al metal corroído como si no
lo estuviera, por lo que es muy fácil que se produzcan daños en el metal
al someterlo a una fuerza mecánica [10].
9.1.2.7 Corrosión intercristalina.
Se define como corrosión intercristalina, o corrosión intergranular al
grado de desintegración electroquímica que se produce en los límites
de grano de un metal, como consecuencia de la pérdida de
características debidas al calentamiento generado, por ejemplo, en las
zonas de transición de las soldaduras [11].
9.1.2.8 Corrosión Microbiológica (MIC).
Es aquella corrosión en la cual organismos biológicos son la causa
única de la falla o actúan como aceleradores del proceso corrosivo
localizado.
La MIC se produce generalmente en medios acuosos en donde los
metales están sumergidos o flotantes. Por lo mismo, es una clase común
de corrosión.
Los organismos biológicos presentes en el agua actúan en la superficie
del metal, acelerando el transporte del oxígeno a la superficie del
metal, acelerando o produciendo, en su defecto, el proceso de la
corrosión [12].
9.1.2.9 Corrosión bajo tensión.
La corrosión bajo tensión (CBT) es un mecanismo de rotura progresivo
de los metales que se crea por la combinación de un medio ambiente
corrosivo y de una tensión de tracción mantenida. El fallo estructural
debido a la CBT es muchas veces, imprevisible y aparece tanto tras
pocas horas como tras meses o años de servicios satisfactorios. Se
encuentra, frecuentemente, en ausencia de cualquier otro tipo de
ataque corrosivo. Virtualmente, todas las aleaciones son sensibles a la
CBT en un medio ambiente específico y con un conjunto de
condiciones [14].
Figura 3. Triangulo de la corrosión bajo tensión [13].
La tensión de tracción necesaria para la CBT está “estática”, y puede
ser residual y/o aplicada (véase la tabla debajo). El agrietamiento
progresivo debido a tensiones “cíclicas” se llama la “fatiga-corrosión”.
El límite entre la CBT y la fatiga-corrosión no es evidente a cada vez.
Sin embargo, como los mecanismos que provocan cada fenómeno son
distintos, se separan y se consideran como mecanismos de rotura
diferentes. El shot peening controlado, introduciendo una tensión
residual de compresión en la superficie del material, actúa sobre los
dos fenómenos y puede impedirlos o retrasarlos [13].
9.1.2.10 Corrosión por hidrógeno.
Son fenómenos destructivos que se relacionan de manera directa con la
presencia de hidrógeno atómico o molecular, exceptuando la formación
de hidruros, no producen oxidación metálica y no constituyen
fenómenos típicos de corrosión aunque por su procedencia o efecto
similar son tratados por los encargados de estudiar estos fenómenos de
la corrosión.
Suelen suceder en gases a elevadas temperaturas o en electrólitos a
bajas temperaturas, los que suceden en electrólitos se caracterizan
por su predominio de los efectos físicos y físico-químicos sobre las
acciones químicas y electroquímicas, por lo que se incluyen dentro de
los tipos de corrosión con efectos mecánicos.
Los daños por hidrógeno más importantes son:
1. Descarburización.
2. Ataque por hidrógeno.
3. Ampollamiento por hidrógeno.
4. Fragilidad y ruptura por hidrógeno.
Los primeros dos corresponden al campo de la corrosión gaseosa de los
metales y aleaciones a temperaturas elevadas [14].
Figura 4. Figuras intergranulares y descarburación [14].
9.1.3 Corrosión electroquímica (celda electroquímica)
Figura 5. Celda electroquímica [15].
Celdas electroquímicas: Son aquellas en las cuales la energía
eléctrica que procede de una fuente externa provee reacciones
químicas no espontáneas [15].
Clasificación:
Celda electrolítica: son aquellas en las cuales la energía eléctrica
que procede de una fuente externa provoca reacciones químicas no
espontáneas generando un proceso denominado electrólisis. Las
celdas electrolíticas constan de un recipiente para el material de
reacción, dos electrodos sumergidos dentro de dicho material y
conectados a una fuente de corriente directa.
Celdas galvánicas o voltaicas: son celdas electroquímicas en las
cuales las reacciones espontáneas de óxido-reducción producen
energía eléctrica. Las dos mitades de la reacción de óxido reducción,
se encuentran separadas, por lo que la transferencia de electrones
debe efectuarse a través de un circuito externo [16].
Constituyentes de la celda:
> Cátodo: se define como el electrodo en el cual se produce la
reducción porque algunas especies ganan electrones. Este posee carga
negativa y a él migran los iones o cargas positivas.
> Ánodo: se define como el electrodo en el cual se produce la oxidación
porque algunas especies pierden electrones. Este posee carga positiva y
a él migran los electrones o cargas negativas.
> Puente salino: Es un tubo con un Puente salino electrólito en un gel
que está conectado a las dos semiceldas de una celda galvánica; el
puente salino permite el flujo de iones, pero evita la mezcla de las
disoluciones diferentes que podría permitir la reacción directa de los
reactivos de la celda [17].
9.1.4 Pila Galvánica.
Son un dispositivo en el que la transferencia de electrones, (de la
semireacción de oxidación a la semireacción de reducción), se produce
a través de un circuito externo en vez de ocurrir directamente entre los
reactivos; de esta manera el flujo de electrones (corriente eléctrica)
puede ser utilizado.
En la siguiente figura, se muestran los componentes fundamentales de
una celda galvánica o voltaica:
Figura 6.Esquema pila galvánica o voltaica [18].
¿Cómo funciona una celda galvánica?
En la semicelda anódica ocurren las oxidaciones, mientras que en
la semicelda catódica ocurren las reducciones. El electrodo anódico,
conduce los electrones que son liberados en la reacción de oxidación,
hacia los conductores metálicos. Estos conductores eléctricos conducen
los electrones y los llevan hasta el electrodo catódico; los electrones
entran así a la semicelda catódica produciéndose en ella la
reducción [18].
En la tabla 8 se muestra el potencial de reducción de electrones en
volts de algunos elementos con respecto al hidrógeno [19].
Figura 8. Tabla potencial electrodo estándar a 25°C “respecto al
potencial del hidrógeno”[19].
Tipos de celdas galvánicas.Principales tipos:Celdas galvánicas primarias.Las celdas galvánicas primarias pueden producir corriente
inmediatamente después de su conexión. Las pilas desechables están
destinadas a ser utilizadas una sola vez y son desechadas
posteriormente. Las pilas desechables no pueden ser recargadas de
forma fiable, ya que las reacciones químicas no son fácilmente
reversibles y los materiales activos no pueden volver a su forma
original.
Generalmente, tienen densidades de energía más altas que las pilas
recargables, pero las células desechables no van bien en aplicaciones
de alto drenaje con cargas menores de 75 ohmios (75 Ω) [18].
Figura 9. Imagen pila seca en la cual se produce una fem de 1.5V [20].
Celdas galvánicas secundarias.
Las celdas galvánicas secundarias deben ser cargadas antes de su uso;
por lo general son ensambladas con materiales y objetos activos en el
estado de baja energía (descarga). Las celdas galvánicas recargables o
pilas galvánicas secundarias se pueden regenerar (coloquialmente,
recargar) mediante la aplicación de una corriente eléctrica, que invierte
la reacciones químicas que se producen durante su uso. Los
dispositivos para el suministro adecuado de tales corrientes que
regeneran las sustancias activas que contienen la pila o batería se
llaman, de modo inapropiado, cargadores o recargadores. La forma más
antigua de pila recargable es la batería de plomo-ácido. Esta celda
electroquímica es notable, ya que contiene un líquido ácido en un
recipiente sellado, lo cual requiere que la celda se mantenga en
posición vertical y la zona de estar bien ventilada para garantizar la
seguridad de la dispersión del gas hidrógeno producido por estas
células durante la sobrecarga. La celda de plomo-ácido es también muy
pesada para la cantidad de energía eléctrica que puede suministrar. A
pesar de ello, su bajo costo de fabricación y sus niveles de corriente de
gran aumento hacen que su utilización sea común cuando se requiere
una gran capacidad (más de 10A h) o cuando no importan el peso y la
escasa facilidad de manejo.
Un tipo mejorado de la celda de electrolito líquido es la celda de plomo-
ácido regulada por válvula de sellado (VRLA,por sus siglas en inglés),
popular en la industria del automóvil como un sustituto para la celda
húmeda de plomo-ácido, porque no necesita mantenimiento. La celda
VRLA utiliza ácido sulfúrico inmovilizado como electrolito, reduciendo
la posibilidad de fugas y ampliando la vida útil. Se ha conseguido
inmovilizar el electrolito, generalmente por alguna de estas dos formas:
§ Celdas de gel que contienen un electrolito semi-sólido para evitar
derrames.
§ Celdas de fieltro de fibra de vidrio absorbente, que absorben el
electrolito en un material absorbente realizado con fibra de vidrio
especial.
Otras células portátiles recargables son (en orden de densidad de
potencia y, por tanto, de coste cada vez mayores): celda de níquel-
cadmio (Ni-Cd), celda de níquel metal hidruro (NiMH) y celda de iones
de litio (Li-ion). Por el momento, las celdas de ion litio tienen la mayor
cuota de mercado entre las pilas secas recargables. Mientras tanto, las
pilas de NiMH han sustituido a las de Ni-Cd en la mayoría de las
aplicaciones debido a su mayor capacidad, pero las de NiCd siguen
usándose en herramientas eléctricas, radios de dos vías, y equipos
médicos [18].
9.2 PROCESOS INDUSTRIALES DE RECUBRIMIENTO.
9.2.1 Introducción.
Durante muchos años nuestra sociedad de consumo ha exigido mejores
condiciones de vida paralelas a sus necesidades crecientes y esto ha
generado un formidable desarrollo industrial al cual se le ha invertido
mucho tiempo de estudio en el diseño y construcción de plantas,
equipos e instalaciones industriales de procesos para la síntesis y
manufactura de productos que satisfagan dichas necesidades. Hoy día
con día se desarrollan nuevos procesos, nuevos productos, nuevas
necesidades las cuales ponen a prueba la creatividad e inventiva del
hombre.
Protección catódica.
El proceso de corrosión del Acero considera un flujo de electrones que abandonan la superficie metálica con la consecuente disolución del Acero en forma de iones Fe++. Durante la protección catódica a través de un circuito eléctrico externo o sistema de nodos de sacrificio, se imprime corriente a la superficie metálica invirtiendo el sentido del flujo de electrones y evitando así la disolución del fierro. Este método se utiliza preferentemente en tuberías y estructuras enterradas o sumergidas.
Inhibidores de la corrosión.
Este método considera el uso de pequeñas cantidades de compuestos
orgánicos o inorgánicos incapaces de formar una película o barrera
adherente en la superficie del Acero por atracción eléctrica o por una
reacción, evitando el acceso de los agentes corrosivos.
Estos compuestos se caracterizan por las altas cargas eléctricas en los
extremos de sus moléculas capaces de ser atraídas por la superficie a
proteger; desafortunadamente esta atracción no es permanente siendo
necesaria una dosificación constante en el medio. Este método se utiliza
preferentemente en donde existen medios fluidos de recirculación.
Uso de recubrimientos anticorrosivos.
Este método al igual que el anterior considera la formación de una
barrera que impida en lo posible el acceso de los agentes corrosivos a
la superficie metálica; no obstante, la barrera es formada a partir de la
aplicación de una dispersión liquida de una resina y un pigmento, con
eliminación posterior del solvente, obteniéndose una película sólida
adherida a la superficie metálica. Su durabilidad está condicionada a la
resistencia que presente esta película al medio agresivo. Su uso está
muy generalizado en la protección de estructuras e instalaciones aéreas
o sumergidas.
Selección de materiales de construcción
Cuando las condiciones de presión y temperatura sean muy extremas o
bien el medio sea excesivamente agresivo en tal forma que los métodos
anteriores no sean utilizables se puede recurrir a una selección
adecuada de materiales (generalmente caros). La alta resistencia a la
corrosión de estos materiales se basa en la formación inicial de una
capa delgada de oxido del metal y muy adherente e impermeable. A
este fenómeno se le conoce como Pasivación. Afortunadamente la
frecuencia en el uso de este método es menor en las instalaciones de la
industria. Considerando el aspecto económico de cada uno de estos
métodos así como sus limitaciones, las cuales necesariamente
repercuten en su eficiencia de protección se concluye que la solución a
los problemas de corrosión está enfocada a su control más que a su
eliminación. Cada uno de los métodos mencionados constituye una
extensa área de estudio dentro de la ingeniería de corrosión, existiendo
gran cantidad de publicaciones y bibliografía en cada caso. En el
presente seminario se considera únicamente lo concerniente a
Recubrimientos Anticorrosivos.
El uso de recubrimientos anticorrosivos para la protección de
instalaciones industriales constituye una de las practicas mas comunes
en el control de corrosión, tanto por su versatilidad de uso como por su
bajo costo relativo. A la fecha se han desarrollado gran diversidad de
recubrimientos caracterizados fundamentalmente por el tipo de resina
y pigmento utilizados en su formulación; generalmente un aumento de
eficiencia va aunada a un aumento de costo, por lo que, la selección del
tipo de recubrimiento para un caso especifico debe ser el resultado de
un balance técnico económico. De lo anterior es posible inferir que la
investigación actual en este campo está orientada a recubrimientos
anticorrosivos de alta eficiencia y bajo costo [21].
9.2.2 Niquelado electrolítico.
El niquelado electrolítico es un proceso que consiste en la deposición
por vía electrolítica del metal níquel sobre una superficie previamente
acondicionada que puede ser acero, cobre, latón y zamak. Con un
espesor variable según las necesidades, tiene como objetivo mejorar las
propiedades técnicas y decorativas del material base.
Ventajas.Las principales ventajas para realizar deposición electrolítica de níquel
sobre piezas son:
Protección contra la corrosión: incrementa la resistencia a la
corrosión del material base como capa intermedia o final.
Mejora de las cualidades técnicas: aumenta la conductividad
eléctrica, dureza y resistencia a la abrasión, entre otras cualidades.
Recubrimiento altamente decorativo: Proporciona un aspecto de
gran brillo, nivelación y ductilidad.
Aplicaciones
El níquel como elemento protector, tiene un campo de aplicación muy
extenso empleándose, como elemento protector y como revestimiento
ornamental de los metales, en especial de los que son susceptibles de
corrosión como el hierro y el acero, asimismo aumentando su
conductividad eléctrica. También es utilizado como pre capa para otros
tratamientos. Su aplicación se ha extendido a todo tipo de sectores
como de coletaje, ferretería, material eléctrico, electrónica,
automoción, estampación metálica, material de saneamiento y
grifería [22].
9.2.3 Recubrimiento metálico de cromo.
El cromo es un metal muy difícil de trabajar en frío porque es muy duro
y quebradizo, en caliente es igual de difícil porque se oxida con una
capa de oxido de cromo dura e infusible. Por estas razones el cromo no
se suele emplear como metal puro salvo en ocasiones muy raras aunque
eso si, entra a formar parte de muchas aleaciones. Especialmente es
aleado con el hierro porque mejora su dureza y resistencia a la
corrosión. El acero inoxidable contiene entre un 8 y un 12 % de cromo,
y es el principal responsable de que sea inoxidable. Muchas
herramientas están fabricadas con aleaciones de hierro cromo y
vanadio. El nicromo o cromo-níquel se emplea para fabricar resistencias
eléctricas.
Debido a las dificultades de la metalurgia de cromo cuando es
necesario aplicarlo se emplean básicamente dos
procedimiento, sputering y recubrimiento electrolítico. El
recubrimiento electrolítico con cromo es extensivamente usado en la
industria para proteger metales de la corrosión y mejorar su aspecto.
También se emplea para restaurar piezas metálicas o conseguir
superficies muy duraderas y con bajo coeficiente de rozamiento (cromo
duro).
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 precisión. El cromo duro se emplea especialmente en el
rectificado de motores de explosión. Los cigüeñales y otras piezas
fundamentales de los motores de explosión sufren desgastes que se
manifiestan como holguras en sus rodamientos y que pueden
comprometer su funcionamiento. Por ello antes de que exista una
rotura grave se reponen las partes de metal perdidas mediante cromo
electrolítico. Generalmente la capa de cromo depositada no es
totalmente uniforme por lo cual se da espesor mayor del necesario y
después se rectifican las piezas para conseguir las dimensiones y
acabado adecuados.
El cromo brillante o decorativo son finas capas de cromo que se
depositan sobre cobre o níquel para mejorar el aspecto de algunos
objetos. El famoso niquelado de paragolpes y otros embellecedores de
coche suele consistir en una capa de níquel terminada con un Flash de
cromo de algunas micras de espesor. El color del cromo es mas azulado
y reflectante que el níquel y es mucho mas resistente a la corrosión ya
que inmediatamente se forma una fina e imperceptible capa de oxido
que protege al metal.
El cromo tiene poco poder cobertor, menos aun si las capas que se
depositan son tan finas como una micra. Por ello las superficies a cubrir
deben estar bien pulidas, brillantes y desengrasadas ya que el cromo no
va a tapar ninguna imperfección. Es por esto por lo que frecuentemente
las piezas que se croman con objeto decorativo se recubren con cobre y
níquel antes de ser cromadas. El cromo se aplica bien sobre el cobre el
níquel y el acero, pero no sobre el zinc o la fundición.
Para conseguir un baño electrolítico de cromo se disuelve ácido
crómico en agua en una proporción de 300 gramos por litro y se añade
2 gramos por litro de ácido sulfúrico. Se emplea como ánodo un
electrodo de plomo o grafito. El plomo sirve como ánodo porque se
forma una placa de oxido de plomo que es conductor pero que impide
que se siga corroyendo por oxidación anódica. Al contrario que en otros
baños como los del níquel el cromo que se deposita en el cátodo
procede del ácido crómico disuelto y no del ánodo, por lo que poco a
poco se va empobreciendo en cromo la solución. Con el uso el cromo se
va agotando y hay que reponerlo añadiendo más ácido crómico [23].
El ácido crómico se descompone por la corriente eléctrica en cromo
metálico que se deposita en el cátodo y oxígeno que se desprende en el
ánodo. El ácido crómico (en realidad es un anhídrido soluble en agua)
contiene aproximadamente un 50% en cromo metálico, esto significa
que para que un litro de baño pierda solo un 10 % de concentración
tienen que haberse depositado 15 gramos de cromo. Lo cual equivale a
recubrir una superficie de aproximadamente dos metros cuadrado con
una capa de cromo de 1 micras, mas que suficiente para efectos
decorativos [24].
Figura 7. Medición temperatura solución de galvanocromia [24].
Baños para cromo decorativo.
Acido crómico comercial 200 a 300 gr/ litro
Acido sulfúrico 1 a 3 gr /litro
Temperatura de trabajo de 36¡5 a 45 ºC
Densidad de corriente de 6 a 12 A/dm2
Baños para cromo duro.
Acido crómico comercial 250 a 400 gr/ litro
Acido sulfúrico 1 a 2 gr /litro
Temperatura de trabajo de 45 a 65 ºC
Densidad de corriente de 15 a 50 A/dm2 [25].
9.2.4 Cobreado ácido.
Soluciones ácidas:
El cobreado ácido se efectúa a partir de una solución que consiste
fundamentalmente en sulfato de cobre y ácido sulfúrico. Este tipo de
soluciones tiene un bajo costo de preparación y los rendimientos
anódicos y catódicos llegan al ciento por ciento en muchos casos.
El depósito de cobre logrado con este tipo de soluciones suele ser de
color mate, y si se precisa una superficie brillante, requiere un
considerable trabajo de “afino”.
Es preciso limpiar mucho más cuidadosamente el metal de base antes
de proceder al cobreado en baño ácido de lo que precisan las soluciones
de cianuro, pues, a diferencia de estas últimas, la solución de sulfato no
posee propiedades detergentes.
La presencia del ácido sulfúrico es esencial, pues evita la formación de
precipitados de sales básicas de cobre y también aumenta la ionización
y, por consiguiente aumenta la conductividad de la solución, reduce la
posibilidad de que los electrodos se polaricen y ahorra el consumo de
fuerza. Reduciendo la concentración de iones cobre de la solución, el
ácido tiene también el efecto de producir depósitos lisos de pequeño
tamaño de grano.
Comúnmente, se utilizan densidades de corriente de 2 a 6,5 amperios
por dm². Las soluciones de cobre trabajan usualmente a temperatura
ambiente, aunque a veces se utilizan temperaturas hasta de 50 °C. La
elevación de la temperatura da lugar a la obtención de un depósito de
cobre más blando. La agitación con aire aumenta la densidad de
corriente que pueda utilizarse.
Se utilizan cubas de acero recubiertas de goma. La parte exterior de la
cuba debe recibir un tratamiento con pintura asfáltica anti-sulfúrica,
puesto que la solución es muy corrosiva.
Los contaminantes más comunes en los baños al sulfato provienen de
la descomposición de los abrillantadores (orgánicos), o por impurezas
metálicas (sales con impurezas, cubas metálicas con recubrimiento
defectuoso, etc.). En ambos casos, las características del depósito se
ven alteradas. En el caso de las impurezas orgánicas, se debe tratar con
carbón activado. En casos de contaminaciones severas, se debe tratar
con agua oxigenada, o con permanganato de potasio. Una vez
descompuestos los contaminantes orgánicos, se debe tratar finalmente
con carbón activado.
A continuación se presentan los dos baños basados en soluciones ácidas
más utilizados junto con sus características particulares:
Baños de cobre al sulfato convencionales: Estos baños resultan
económicos de preparar, de operar y de neutralizar (tratamiento de
aguas residuales).
Los componentes químicos básicos de una solución de cobre ácido son
el sulfato de cobre y el ácido sulfúrico. Estas sales son altamente
conductoras de electricidad y se disocian con facilidad, pudiendo así
trabajar con densidades de corriente suficientemente elevadas.
Las piezas de hierro, deben ser cubiertas con una película previa de
cobre alcalino o de un depósito de níquel “Strike”, para evitar
desprendimientos de las películas depositadas por oxidación del metal
de base. Los baños normalmente se operan a temperatura ambiente.
En las soluciones semibrillantes y brillantes, el agente de adición
utilizado para lograr este fin es la thiourea, que debe ser adicionada en
cantidades exactas, ya que el exceso de este producto, favorecerá la
polarización anódica, disminuyendo el rendimiento por el menor pasaje
de corriente eléctrica y por la caída en el régimen de disolución
anódica.
Se aconseja el tratamiento de las soluciones de cobre ácido que
contengan este tipo de aditivo, ya que el mismo tiende a
descomponerse con o sin el uso del electrolito. La forma más
conveniente de evitar esto es realizar un tratamiento preventivo de la
solución con carbón activado en forma total y periódica.
Por lo general, para realizar baños de cobre ácido sobre material
ferroso, se aconseja un baño previo de cobre alcalino (flash o strike).
Se puede realizar un buen depósito de cobre ácido directamente sobre
hierro, siempre y cuando el mismo haya sido inmerso un breve tiempo
en una solución diluida de ácido arsenioso, que puede ser sustituida
también por una sal de plomo o de antimonio.
Baños de cobre acido “UBAC” (Udylite Brigt Acid Cooper): El
empleo del proceso “UBAC” produce depósitos de cobre de alto brillo,
con excelente ductilidad y gran poder de nivelación.
Las propiedades atribuidas a este proceso, pueden ser resumidas en los
seis puntos siguientes:
1. Los depósitos obtenidos poseen excelentes características de
nivelación.
2. El depósito resulta de brillo especular trabajando en el rango de
densidades de corriente normalmente empleadas. Puede ser niquelado
y cromado directamente sin necesidad de repulido.
3. Las películas de cobre obtenidas mediante este proceso pueden ser
repulidas fácilmente.
4. Los depósitos poseen ductilidad excepcional.
5. No se originan productos nocivos de descomposición durante la
electrólisis, y el agente de adición no se deteriora con el tiempo.
6. La solución es muy fácil de controlar, ya que posee un solo agente de
adición.
El aspecto más importante en el funcionamiento de este proceso
consiste en la selección del tipo de ánodos. Es indispensable que los
ánodos posean una determinada concentración de fósforo para poder
obtener resultados óptimos con el proceso “UBAC”.
El empleo de ánodos de material inadecuado dará lugar a la formación
de grandes cantidades de iodo, que origina asperezas y picados. Es
esencial una vigorosa agitación por aire, ya que la falta de ella daría
lugar a la formación de depósitos “quemados” en las zonas de alta
densidad de corriente, y poco uniformes en las de baja densidad.
En caso de que se desee obtener depósitos realmente lisos, es esencial
efectuar una buena filtración. Para ello se requiere normalmente el
empleo de papeles de filtro y un caudal mínimo por hora equivalente al
del volumen del baño.
Estos baños de cobre, al igual que los procesos de cobre ácido
convencionales, presentan un excelente poder de cobertura o micro
penetración. En las piezas de fundición, no se han evidenciado
dificultades para ser cobreadas con este tipo de soluciones. Otra
ventaja del “UBAC” con relación a las piezas de fundición es que posee
muy buena nivelación comparada con la nivelación negativa
característica de la mayoría de los procedimientos de cobre alcalino
cianurado. Además, posee gran tolerancia a la contaminación con cinc.
De hecho, este proceso llega a trabajar satisfactoriamente con iguales
concentraciones de cinc en solución que de cobre.
Otra interesante aplicación de este baño es que, según está
comprobado, una delgada capa de cobre “UBAC”, aumenta la excelente
resistencia a la corrosión en un depósito triple compuesto por Níquel
brillante, “Níquel-Seal” y Cromo.
Las reacciones involucradas en este tipo de recubrimiento para el cobre
acido son básicamente de oxido-reducción y se muestran a
continuación, pero primero el sulfato de cobre se disocia en el baño:
En la siguiente figura se muestran los tipos de complejos que se pueden
formar en los baños de Cobre acido, además se observa que la
concentración de iones Cu2+ va disminuyendo conforme aumenta el pH;
es por ello que este tipo de baños se opera a pH de 4.5 en donde la
concentración de iones Cu2+ es casi constante. Los otros tipos de
complejos formados, que se pueden afectar en cierta medida el
recubrimiento, se hacen reaccionar en algunos casos con los compuesto
que constituyen los aditivos para lograr de esta forma darle brillo y
uniformidad al recubrimiento [26].
Figura 8. Cobreado de un objeto en una solución acida [26].
Soluciones de cianuro:
El baño de cobre cianurado, a pesar de los peligros que involucra su
operación para la salud, y por sus desechos provenientes de aguas de
enjuague, aún sigue siendo en algunos casos una opción insustituible.
Se recomienda la utilización de las formulaciones conteniendo sales
potásicas, ya que aumentan considerablemente el rango de trabajo de
las soluciones.
Los ánodos para todos los baños deben ser de cobre de la mayor pureza
posible, libres de óxido. Ellos pueden ser laminados o elípticos. En
algunas aplicaciones, es aconsejable utilizarlos con fundas.
Este tipo de solución se utiliza casi exclusivamente cuando se aplica el
cobre como recubrimiento previo para el niquelado. El baño de cianuro
consiste esencialmente en una solución de cobre en cianuro sódico o
potásico, con un exceso de este último.
La solución trabaja normalmente a unos 32 a 38° C, con densidades de
corriente de hasta 2 amperios por dm2. Una cantidad excesiva de
cianuro da por resultado una gran proporción de hidrógeno
desprendido, con la consiguiente disminución del rendimiento de
corriente, y puede ser causa del levantamiento de los depósitos.
Cuando el contenido en carbonato llega a ser muy elevado, es de
aconsejar la eliminación del exceso, ya sea apartando una parte de la
solución, o todavía mejor, refrigerando la solución ligeramente por
debajo de 0° C, con lo cual la mayoría del carbonato se separa por
cristalización. Un nuevo método para la eliminación del exceso de
carbonato consiste en el agregado de carburo de calcio. El carburo
reacciona con el agua para formar hidróxido de calcio, que a su vez
precipita el carbonato como carbonato de calcio. El lodo puede
eliminarse por decantación y lavado.
Otros contaminantes son los orgánicos que causan un depósito poco
uniforme, rugoso, picado y/o falto de cuerpo. En casos severos de
contaminación orgánica suelen polarizarse los ánodos (se cubren con
una película no conductora de sales de cobre), disminuyendo por
consiguiente el flujo de corriente eléctrica. La alternativa válida para la
recuperación del electrolito es el agregado de carbón activado, y
posterior filtrado.
El cromo hexavalente, como contaminante, provoca depósitos
incompletos en la zona de baja densidad de corriente. Los sulfuros
producen coloraciones rojizas en las zonas de baja densidad de
corriente. Pequeñas adiciones de cianuro de cinc, eliminan el contenido
de sulfuro en los electrolitos.
Las soluciones de cianuro se aplican comúnmente en cubas de acero,
aunque más recientemente se ha incrementado el uso de cubas
recubiertas de goma.
Existen diferentes tipos de baños con los que se trabajan, algunos de
ellos se detallan a continuación:
Baños de Cobre tipo “Strike” multipropósito: La finalidad
principal de estos baños es la de depositar una película de cobre de
gran adherencia, activar substratos pasivos, o como paso de seguridad
luego del proceso de limpieza.
Los depósitos de los baños de cobre “Strike”, normalmente están en el
rango de espesores de 0,5 a 2,0 µm.
Existen dos formulaciones, una basada en sales sódicas y otra en sales
potásicas, y ambas son de uso general. Según algunos autores, las sales
potásicas admiten un rango de corriente mayor que las de sodio.
Este baño “Strike” de cobre, es uno de los más utilizados para el
bañado del aluminio tratado con una solución de cincato (tratamiento
previo). También puede ser usado sobre piezas de cinc y sus aleaciones,
y diversos metales que pueden ser atacados por la acción de los
distintos productos químicos o componentes de los demás baños.
El uso de la sal de Rochelle (tartrato doble de sodio y potasio), le
confiere a la solución características de alta velocidad de depósito.
Baños de Cobre de alta eficiencia: Estos tipos de electrolitos están
formulados para obtener depósitos de gran espesor, con un régimen de
depósito veloz.
Se pueden obtener mejoras en el brillo mediante el agregado de
aditivos o agentes inorgánicos a la solución de cobre. Dentro de los
posibles, se encuentran el sulfito, bisulfito e hiposulfito de sodio.
El abrillantado puede lograrse también mediante la interrupción de
corriente en intervalos repetitivos, o con equipos de corriente
periódicamente reversa (PRC), con lo cual, también se mejoran las
características del depósito electrolítico respecto a su estructura
cristalina y granular. En esencia el procedimiento consiste en invertir
periódicamente la corriente utilizando un ciclo relativamente lento. El
ciclo exacto de inversión periódica se determina en cada caso
experimentalmente, pero el más corriente es uno de 20 segundos de
recubrimiento seguido de otro de 5 segundos de disolución a
densidades de corriente muy elevadas. Aunque es obvio que este
procedimiento tiene un rendimiento bajo por ciclo que otro con
corriente continua normal, las elevadas densidades de corriente que
pueden utilizarse significan que puede reducirse considerablemente el
tiempo total invertido en obtener un recubrimiento de un espesor
determinado [27].
9.2.5 Galvanizado en caliente.
La técnica de galvanizado en caliente se ha utilizado por más de 100
años para la protección del acero en contra de la corrosión. Evitar
la corrosión es de suma importancia en la industria, ya que los metales
corroídos presentan mayores averías, quebraduras y rompimientos. Es
por esto, que el galvanizado en caliente es uno de los métodos más
utilizados hoy en día para la protección de los metales.
El proceso de galvanizado al caliente es bastante sencillo. La película
protectora del acero se forma al sumergir los productos de acero
en zinc fundido. Esta película de zinc protege el acero de dos
maneras, protección de barrera y protección galvánica. Éste último,
permite que las piezas de acero permanezcan libres de corrosión por
largos años [28].
Figura 9. Galvanizado en caliente [28].
9.2.6 Galvanizado electroquímico.
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 otro 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, menos noble, que el hierro y generar un óxido estable,
protege al hierro de la oxidación al exponerse al oxígeno del aire. Se
usa de modo general en tuberías para la conducción de agua cuya
temperatura no sobrepase los 60 °C ya que entonces se invierte la
polaridad del zinc respecto del acero del tubo y este se corroe en vez de
estar protegido por el zinc. Para evitar la corrosión en general es
fundamental evitar el contacto entre materiales disímiles, con distinto
potencial de oxidación, que puedan provocar problemas de corrosión
galvánica por el hecho de su combinación. Puede ocurrir que cualquiera
de ambos materiales sea adecuado para un galvanizado potencial con
otros materiales y sin embargo su combinación sea inadecuada,
provocando corrosión, por el distinto potencial de oxidación comentado.
Uno de los errores que se comete con más frecuencia es el del empleo
de tuberías de cobre combinadas con tuberías de acero galvanizado
(vid. normas UNE 12502.3, UNE 112076, UNE 112081). Si la tubería de
cobre, que es un material más noble, se sitúa aguas arriba de la de
galvanizado, los iones cobre, que necesariamente existen en el agua o
las partículas de cobre que se puedan arrastrar por erosión o de
cualquier otra procedencia, se cementarán sobre el zinc del galvanizado
aguas abajo y éste se oxidará por formarse una pila bimetálica local
Cu/Zn en los puntos en los que los iones cobre se hayan depositado
como cobre metálico sobre el galvanizado. A partir de ese momento se
acelerará la corrosión del recubrimiento galvanizado en todos esos
puntos. Desaparecido el zinc del recubrimiento, la pila será Cu/Fe y
continuará corroyéndose hasta perforarse el tubo de acero. Como el
galvanizado está instalado anteriormente este fallo pasa desapercibido
y se suele atribuir al fin de la vida en servicio o, incluso, a la mala
calidad del galvanizado. La causa, sin embargo ha sido la mala calidad
del diseño: la instalación de la tubería de cobre aguas arriba, que es la
que ha provocado la corrosión del galvanizado, aguas abajo. Por el
contrario, en el caso de que las tuberías de cobre se instalen al final de
la red, es decir, aguas abajo de la tubería de galvanizado, no existe ese
problema siempre que se garantice que no haya agua de retorno que
después de pasar por el cobre pase por el galvanizado. Si existe ese
riesgo se deberá colocar un sistema anti retorno. En cualquier caso, es
necesario colocar un manguito aislante entre el acero galvanizado de la
instalación general y la tubería de cobre final para evitar el contacto
galvanizado/cobre. Esta solución, sin embargo, es ineficaz en el caso
anterior, tubería general de cobre y ramales finales de acero
galvanizado. Aunque se elimine la corrosión en el punto de contacto
entre ambos materiales, que es lo único que hace el manguito, no se
evitará la corrosión. Ésta se producirá debido a los iones cobre que
transporta el agua, o las partículas de cobre, que producirán picaduras
sobre toda la instalación de galvanizado aguas abajo, tal como se ha
explicado.
Otros procesos de galvanizado muy utilizados son los que se refieren a
piezas decorativas. Se recubren estas piezas con fines principalmente
decorativos, las 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 [29].
Figura 10. Galvanizado electroquímico [29].
9.2.7 Galvanizado por inmersión.
La inmersión en metal fundido. Consiste en sumergir el metal que se va
a recubrir en otro metal de menor punto de fusión, en estado fundido.
La aplicación más importante la constituye el recubrimiento de objetos,
chapas, barras y alambres de acero con zinc, y el recubrimiento de
acero, cobre y latón con estaño. En menor extensión se aplica también
por este procedimiento el aluminio, para el que resulta necesario
efectuar el recubrimiento en atmósfera de hidrógeno. En este proceso
hay que regular la temperatura y el tiempo para lograr cierta disolución
del metal que se va a recubrir, en el metal fundido, con objeto de que se
forme una capa intermedia de aleación de ambos metales que dé lugar
a una buena adherencia del recubrimiento, pero el espesor de la capa
de aleación no debe ser tan grande que origine una película frágil. Los
espesores que se obtienen por este procedimiento son relativamente
gruesos comparados con los que se obtienen por otros métodos, y
presentan menos poros. Sin embargo, tanto el espesor como la
uniformidad del recubrimiento son difíciles de regular.
Tiene como principal objetivo evitar la oxidación y corrosión que la
humedad y la contaminación ambiental pueden ocasionar sobre este
hierro. Esta actividad representa aproximadamente el 50% del consumo
de zinc en el mundo y desde hace más de 150 años se ha ido afianzando
como el procedimiento más fiable y económico de protección del hierro
contra la corrosión [30].
9.3 RECUBRIMIENTOS NO METALICOS.
9.3.1 Recubrimientos orgánicos.
Los recubrimientos orgánicos son resinas y polímeros producidos en
forma natural o sintética, generalmente formulados para aplicarse
como líquidos que se secan o endurecen como películas de superficie
delgada en materiales del sustrato. Estos recubrimientos se aprecian
por la variedad de colores y texturas posibles, su capacidad de
proteger la superficie del sustrato, su bajo costo y facilidad de
aplicación.
En este tema consideramos las composiciones de los recubrimientos
orgánicos y los métodos para aplicarlos, aunque casi todos los
recubrimientos orgánicos se aplican en forma líquida, algunos se
aplican como polvos
Las formulaciones de los recubrimientos orgánicos contienen lo
siguiente:
1. Aglutinantes, las cuales dan al recubrimiento sus propiedades
2. Tinte o pigmentos, que prestan color al recubrimiento
3. Solventes para disolver los polímeros y resinas y agregar una
fluidez conveniente al líquido
4. Aditivos.
Los aglutinantes en los recubrimientos orgánicos son polímeros y
resinas que determinan las propiedades del estado sólido del
recubrimiento, tales como la resistencia, propiedades físicas y la
adhesión a la superficie del substrato.
Los aglutinantes más comunes en los recubrimientos orgánicos son
aceites naturales (usados para producir pinturas basadas en aceite),
resinas de poliésteres, poliuretanos epoxicos, acrílicos y celulósicos.
Los tintes y pigmentos proporcionan color al recubrimiento, los cuales
son productos químicos solubles en el recubrimiento-
Los pigmentos son partículas solidas de tamaño uniforme y
microscópico que se dispersan en el liquido del recubrimiento, pero no
se disuelven en el, no solo dan color, sino que también ocultan la
superficie que está debajo. Debido a que los pigmentos son materia en
partículas, también tienden a fortalecer el recubrimiento.
Los solventes se utilizan para disolver el aglutinante, y otros
ingredientes que constituyen el recubrimiento, los más comunes son
hidrocarburos alifáticos y aromáticos, alcoholes, esteres, acetonas y
solventes clorinados. Para aglutinante existe un solvente específico. Los
aditivos en los recubrimientos orgánicos incluyen a los dispersantes
(para facilitar la dispersión sobre la superficie), insecticidas y
fungicidas, espesantes estabilizadores de congelación\deshielo,
estabilizadores para calor y luz, agentes coalescentes, plastificantes,
des espumantes y catalizadores para promover las cadenas
transversales. Esto ingredientes se formulan para obtener una amplia
variedad de recubrimientos, tales como pinturas, lacas y barnices [31].
9.3.1.1 Métodos de aplicación.
El método para aplicar un recubrimiento orgánico a una superficie
depende de varios factores como la composición del líquido de
recubrimiento, el espesor requerido, la velocidad de producción y
consideraciones de costo, tamaño de partes y requerimientos
ambientales. Para cualquiera de los métodos de aplicación es de vital
importancia que la superficie se prepare convenientemente. Esto
incluye la limpieza y el posible tratamiento de las superficies, tal como
un recubrimiento con fosfato. En algunos las superficies metálicas se
chapean antes de un recubrimiento orgánico para una máxima
protección contra la corrosión.
Con cualquier método de recubrimiento la eficiencia de transferencia es
una medida de suma importancia. La eficiencia de transferencia es la
proporción de pintura que se suministra para el proceso y se deposita
sobre la superficie de trabajo. Algunos métodos producen una eficiencia
de transferencia de solo el 30% (lo que significa que el 70% de la
pintura se desperdicia y no se recupera).
Los métodos disponibles para aplicar recubrimientos orgánicos líquidos
incluyen el uso de brochas y rodillos, la aspersión, la inmersión y el
recubrimiento con flujo. En algunos casos se aplican recubrimientos
sucesivos a la superficie del sustrato para obtener el resultado deseado.
Una carrocería de automóvil es un ejemplo importante; la siguiente es
una secuencia típica que se aplica una carrocería de chapa metálica en
producción masiva:
1. Se aplica un recubrimiento de fosfato por inmersión.
2. Se aplica un recubrimiento de sellador por inmersión.
3. Se aplica un recubrimiento de pintura de color por aspersión.
4. Se aplica un recubrimiento trasparente (para alto brillo y mejor
protección) por aspersión [31].
9.3.1.2 Uso de brochas y rodillos.
Figura 11. Aplicación por rodillos (página 338) [31].
Estos son los dos métodos de aplicación más conocidos y tienen una
alta eficiencia de transferencia, que se acerca al 100%. Los métodos de
brochas y rodillos manuales son convenientes para bajos volúmenes de
producción pero no para la producción masiva. Mientras el uso de
brocha es versátil el empleo de rodillos se limita a superficies planas.
Los rodillos se adaptan a la producción continua de superficies
planas [31].
9.3.1.3 Aplicación por aspersión o spraying.
El recubrimiento por aspersión es un método de producción muy
utilizado para aplicar recubrimientos orgánicos. El proceso obliga al
líquido de recubrimiento a atomizarse dentro de un vapor fino
inmediatamente antes de la deposición sobre la superficie de la parte.
Cuando las gotas chocan contra la superficie se extienden y siguen
juntas para formar un recubrimiento uniforme dentro de la región.
Localizada en la aspersión. Si se hace correctamente el recubrimiento
de aspersión proporciona un recubrimiento uniforme sobre toda la
superficie de trabajo.
El recubrimiento por aspersión se realiza manualmente en cabinas
para pintura por aspersión o también puede establecerse como un
proceso automatizado. La eficiencia de transferencia es relativamente
baja (de solo un 30%), por estos métodos. La eficiencia mejora
mediante ala aspersión electrostática, en la cual la parte de trabajo se
carga eléctricamente y las gotas atomizadas se cargan de forma
electrostática. Esto hace que la superficie de la parte atraiga las gotas y
aumenten las eficiencias de transferencia, a valores cercanos del 90 %.
La aspersión se usa ampliamente en la industria automotriz par aplicar
recubrimiento de pintura externa a las carrocerías. También se usa
para recubrir aparatos electicos y otros productos de consuno [31].
9.3.1.4 Secado y curado.
Una vez aplicado, el recubrimiento orgánico debe convertirse de liquido
a solido. Se usa el término secado para describir este proceso de
conversión. Muchos recubrimientos orgánicos se secan mediante la
evaporación de sus solventes, sin embargo, para formar una película
duradera en la superficie del sustrato, es necesaria una conversión
adicional, llamado curado. El curado implica un cambio químico en la
resina orgánica, en la cual ocurre una polimerización o formación de
cadenas transversales para endurecer el recubrimiento. El tipo de
resina determina la clase de reacción química que ocurre en la
vulcanización. Los métodos principales de vulcanización en los
recubrimientos orgánicos son los siguientes:
Curado a temperatura ambiente. Este método por lo general implica
la evaporación del solvente y la oxidación de la resina. Casi todas las
lacas se vulcanizan con facilidad por este método.
Curado a temperatura elevada. Este tipo de vulcanización se
denomina en ocasiones cocido.las temperaturas elevadas aceleran la
evaporación del solvente, así como la polimerización y la formación
de cadenas transversales de la resina.
Curado por canalización. Los recubrimientos del curado por este
método requieren agentes reactivos mezclados con las resinas se
arranque, originando la polimerización y la formación de cadenas
transversales. Algunos ejemplos son las pinturas epódicas y de
poliuretano. Frecuentemente son sistemas de dos componentes que
deben mezclarse inmediatamente antes de la aplicación.
Curado por radiación. Ciertas resinas se vulcanizan mediante
diversas formas de radiación, como microondas, luz ultravioleta y
haz de electrones [31].
9.3.2 Recubrimiento pulverizado.
Figura 12. Recubrimiento pulverizado (página 340) [31].
Los recubrimientos orgánicos analizados hasta aquí son sistemas
líquidos que consisten en resinas solubles (o al menos mezclables) en
un solvente conveniente. Los recubrimientos pulverizados son
diferentes. Se aplican como partículas solidas y secas finamente
pulverizadas que se funden en la superficie para formar una película
liquida uniforme. Después de la cual se re solidifican en un
recubrimiento seco. Los sistemas de recubrimiento pulverizado han
aumentado su importancia comercial entre los recubrimientos
orgánicos desde mediados de los años 70.
Los sistemas de recubrimiento pulverizado incluyen varias resinas que
no se usan en recubrimiento orgánicos líquidos. La razón de esta
diferencia es que el material para el recubrimiento pulverizado es
sólido a temperatura ambiente. Los recubrimientos pulverizados se
clasifican, como termo plásticos o termo fijos. Los polvos
termoplásticos incluyen el cloruro de polivinilo, el nylon, el poliéster, el
polietileno y el polipropileno. Por lo general se aplican como
recubrimientos relativamente gruesos, en el rango de 0.003 a 0.012
pulgadas (0.08 a 0.30 milímetros). Los polvos para recubrimiento
termófilo comunes son epoxicos, poliésteres y acrílicos. Se aplican
como resinas no suradas que se polimerizan y forman cadenas
transversales cuando se calientan o reaccionan con otros ingredientes.
Los grosores de recubrimiento están generalmente en el rango de 0.001
a 0.003 pulgadas (0.025 a 0-075 milímetros).
Estos son los métodos de aplicación principales para los recubrimientos
pulverizados:
1. Aspersión
2. lecho fluidizado
En el método por aspersión, se aplica una carga electrostática a cada
partícula para atraerla a una superficie de la parte que forma una tierra
eléctrica. Existen diversos diseños de pistolas para aspersión, a fin de
impartir la carga a los polvos. Las pistolas para aspersión se operan de
forma manual o mediante robots industriales. Se usa aire comprimido
para impulsar los polvos a la boquilla. Los polvos están secos cuando se
dispersan y es posible reciclar cualquier exceso de partículas que no se
pega a la superficie (a menos que se mezclen múltiples colores de
pintura para aspersión). Los polvos se aplican a temperatura ambiente
sobre la pieza, después esta se calienta para fundir los polvos; también
puede aplicarse sobre una parte que se ha calentado arriba del punto
de fusión del polvo, con lo cual se obtiene un recubrimiento más
grueso.
El lecho fluidizado es una alternativa de uso menos frecuente que la
aspersión electrostática. En este método se calienta con anticipación la
parte de trabajo que se va a recubrir y se pasa por un lecho fluidizado
que contiene polvos suspendidos (fluidizados) mediante una corriente
de aire. Estos polvos se adhieren a la superficie de la parte para formar
el recubrimiento. En algunas implantaciones de este método, los polvos
se cargan electrostáticamente para aumentar la atracción hacia la
superficie de la parte conectada a la tierra [31].
9.3.3 Esmaltado en porcelana y otros recubrimientos cerámicos.
La porcelana es una cerámica hecha de caolín, feldespato y cuarzo. Se
aplica a metales de sustrato tales como el acero, hierro fundido y
aluminio como un esmalte vítreo. Los recubrimientos porcelanizados
son valiosos por su belleza, color, textura, facilidad de limpieza, inercia
química y durabilidad general. El nombre que recibe esta tecnología de
materiales de recubrimiento cerámico se llama porcelanizado, así como
los procesos mediante los cuales se aplican.
El esmalte porcelanizado se usa en una amplia variedad de productos,
incluyendo accesorios para baño (lavabos, tinas, retrete), artículos
eléctricos para el hogar (cocina, calentadores, lavadoras, lavadoras de
platos), artículos para cocinas, utensilios para hospitales, componentes
de motores a chorro, silenciadores de automóviles y tableros de
circuitos electrónicos, la composición de las porcelanas varia,
dependiendo de los requisitos del producto, algunos esmaltes se
formulan por color y belleza, en tanto que otros se diseñan por
funcionalidad. Entre las propiedades funcionales sobresalen la
resistencia a los productos químicos y el clima, la capacidad de resistir
altas temperaturas de servicio, la dureza, la resistencia a la abrasión y
la resistencia eléctrica.
Como proceso, el esmalte porcelanizado consiste en:
1. Preparación del material de recubrimiento
2. Aplicación sobre la superficie
3. Secado, si es necesario
4. Quemado (firing)
La preparación implica convertir el esmalte vitro en partículas finas,
llamada frita (en ingles frit), que se trituran a un tamaño conveniente y
consistente. Los métodos para aplicar la frita, son muy similares a los
que se utilizan para recubrimientos orgánicos, aunque el material
inicial es muy distinto. Algunos métodos de aplicación implican mezclar
la frita con agua como transporte, (la mezcla se denomina la colada), en
tanto que otros métodos aplican el esmalte como un polvo seco. Entre
las técnicas están, la aspersión, la aspersión electrostática, el
recubrimiento de flujo, la inmersión y la electrodeposición. En el caso
de los métodos de aplicación “a la colada”, se requiere secar el
recubrimiento para remover la humedad antes del quemado. Los
secadores usan calentamiento radiante o por convección. El quenado se
realiza a temperatura a 1500 grados °F (800 °C) el nivel exacto
depende de la composición, las propiedades y los requerimientos de
producción. El quemado es un proceso de sinterizado, en el cual la frita
se transforma en esmalte vítreo no poroso. Los grosores del
recubrimiento varían desde 0.003 pulgas (0.075 mm) hasta cerca de
0.075 pulga (2 mm). La secuencia del procesamiento se repite varias
veces para obtener el espesor deseado.
Además de la porcelana, se usan otras cerámicas como recubrimiento
para propósitos especiales en general, estos recubrimiento tienen un
alto contenido de alúmina, que los hacen más conveniente para
aplicaciones refractarias. Las técnicas utilizadas para aplicar los
recubrimientos son similares a las anteriores, excepto que las
temperaturas de quemado son más altas [31].
9.3.4 Recubrimiento por inmersión y por flujo.
Estos métodos aplican grandes cantidades de recubrimiento líquido a
la parte de trabajo y permiten drenar el exceso para reciclarlo. El
método más simple es el recubrimiento por inmersión en el cual se
sumerge la parte en un tanque abierto con material de recubrimiento
líquido, cuando se retira la parte, el exceso de líquido se drena de
regreso al tanque. Una variante del recubrimiento por inmersión es el
electro recubrimiento, en el cual la parte se carga de manera eléctrica
y después se sumerge en un baño de pintura que ha recibido una carga
opuesta, esto mejora la adhesión y permite el uso de pinturas donde el
solvente es agua (lo cual reduce los riesgos de incendio y
contaminación).
En el recubrimiento por flujo las partes de trabajo se mueven a través
de una cabina cerrada para pintura en donde una serie de boquillas
bañan la superficie de la parte con el líquido para recubrimiento. El
exceso de líquido se drena de regreso a un vertedero lo cual permite
que se reutilice [31].
CréditosRecopilacion y edición realizada por Sebastián Agudelo Sánchez
Martinez Duque,Randy Gallego Garcia,Cristian Camilo Garcia
Castaño,estudiantes de ingeniería mecánica de la
universidad Tecnológica de Pereira 2012
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id=tcV0l37tUr0C&printsec=frontcover&hl=es&source=gbs_ge_summa
ry_r&cad=0#v=onepage&q&f=false>
——————————————————————————————-
http://www.youtube.com/watch?v=m-DnY6tBAaA
CORROSION EN METALES
9.4. LA CORROSION EN LA ECONOMIA MUNDIAL
IMPORTANCIA ECONOMICA DE LA CORROSION
Gracias a los estudios realizados, se ha llegado a la conclusión de que,
aunque se tomen todas las previsiones posibles, no se puede impedir
completamente las pérdidas de metales por corrosión, pero cabe lograr
una disminución en la magnitud de los perjuicios, y esto basta para que
todos los esfuerzos sean justificados. Queremos decir que en el
dominio, realmente muy complejo, de la corrosión y la protección
contra ella, deben ponerse en tensión todas las actividades, tanto en el
campo de la investigación como en el de la enseñanza; el conocimiento
de los fenómenos de corrosión y la puesta a punto de medidas eficaces
contra ella es una exigencia económica mundial, como consecuencia del
enorme consumo de los materiales metálicos.
Los primeros cálculos correctos de la magnitud de los daños causados
por la corrosión datan, aproximadamente, de la segunda década de
nuestro siglo. Sobre la base de una estadística cuidadosa el West
Scotland Iron and Steel Institute (West Scotland Instituto del Hierro y
del Acero), comprobó que por la formación de orín (Capa de color rojizo
que se forma en la superficie del hierro y otros metales a causa de la
humedad o del aire.) se habían destruido, entre los años 1890 y 1923,
nada menos que 718 millones de toneladas de hierro, de los 1766
millones de toneladas que alcanzo la producción total. [1]
En las perdidas por corrosión hay que distinguir:
A) PERDIDAS INDIRECTAS, muy difíciles de evaluar. Hay que
contar aquí con los efectos sobre la salud y la vida de los hombres, que
pueden ser la consecuencia de explosiones y fugas en agregados
industriales no estancos. Se incluyen en estas pérdidas las de material y
dinero que no se refieren propiamente al material corroído, como son
por ejemplo las de petróleos, gas natural o agua en conductos
deteriorados, las de energía eléctrica, alimentos y agua potable, por el
ataque corrosivo, estas últimas, de las paredes de los depósitos
También son perdidas indirectas los gastos excesivos que resultan de
luchar contra el peligro de la corrosión incrementando las dimensiones
de los aparatos industriales, por introducción de mayores coeficientes
de seguridad, con el fin de que se conserve la resistencia mecánica
cuando se presente la corrosión. Repetimos que estas pérdidas
indirectas son muy difíciles de valorar. [1]
B) PERDIDAS DIRECTAS, que se refieren a los gastos resultantes
de sustituir las instalaciones corridas y, además, todos los necesarios
para mantener una protección permanente de cualquier tipo de
instalaciones metálicas (corrosión sin control), así como los que
resultan de la necesidad de sustituir el acero, considerado como
material de construcción usual, por otros materiales, a fin de conseguir
una cierta independencia respecto a la duración. Entran aquí los gastos
que resultan de sustituir los aceros ordinarios por aceros aleados o por
metales no férreos. En este aspecto también hay que tener en cuenta
que los costos de montaje por kilogramo de material son más elevados
que para el acero, como consecuencia de la diferencia de peso
especifico. [1]
9.5. PROTECCION CONTRA LA CORROSION
La protección contra la corrosión es un problema muy complejo, en el
que intervienen muchos factores, por lo cual no puede existir una
solución de protección de tipo universal, básicamente todos los
métodos que existen para lograr controlar la corrosión de los
materiales metálicos, son intentos para interferir con el mecanismo de
corrosión, de tal manera que se pueda hacer que éste sea lo mas
ineficiente posible. Por ejemplo, disminuyendo el flujo de corriente en
el componente electrolítico de la celda de corrosión, de alguna manera
disminuiría la corriente de corrosión y por tanto, la velocidad de
corrosión. Los principales factores que se deben considerar en el
estudio de la protección contra la corrosión son los siguientes:
-Clase y estado de metal: Hay que tener en cuenta la clase de metal y el
estado en que se encuentra, para esto hay que conocer la composición
química, su estructura, impurezas, procedimiento de fabricación,
tratamientos térmicos y mecánicos que haya sufrido.
-Medio en que se encuentra: El tipo de ataque depende en gran parte
del medio en que se encuentra el metal y por lo tanto, cuanto mejor lo
conozcamos, más fácil será prever la clase de corrosión que pueda
sufrir y los medios para evitarla, sobre el medio es conveniente conocer
.Su naturaleza química, concentración, porcentaje de oxigeno disuelto,
índice de acidez (PH), presión y temperatura.
-Clase de contacto entre el metal y el medio que lo rodea: El contacto
entre el metal y el medio en que se encuentra queda definido por la
forma de la pieza, estado de la superficie y condiciones de inmersión
entre otras.
Para que exista un proceso de corrosión en la mayoría de los casos, se
debe formar una pila o celda de corrosión y por lo tanto, un ánodo, un
cátodo, un conductor metálico y un electrolito, además de una
diferencia de potencial entre los electrodos para formar las zonas
anódicas y catódicas, la eliminación de algunos de los componentes
esenciales de la mencionada pila, podría llegar a detener el proceso. En
la práctica. Existen tres maneras de lograr lo anterior y por lo tanto de
luchar contra la corrosión:
1-Aislamiento eléctrico del material. Esto puede lograrse mediante el
empleo de pinturas, resinas, depósitos metálicos y no metálicos de
espesor suficiente o por aplicación de diversos recubrimientos. De esta
forma, se puede lograr aislar el metal del contacto directo con el medio
agresivo (agua, suelo y atmósfera por lo general).
2- cambiando el sentido de la corriente en la pila de corrosión.
Conectando eléctricamente, por ejemplo, el acero con un metal más
activo (zinc o magnesio) se puede llegar a suprimir la corrosión del
acero, ya que dejará de actuar como ánodo y pasará a comportarse
como cátodo, dejando el papel de ánodo al metal más activo (zinc o
magnesio). Este es el principio de la protección catódica.
3- Polarización del mecanismo electroquímico. Esto se puede lograr
bien eliminando el oxigeno disuelto, bien mediante la adición en el
medio agresivo de ciertas sustancias llamadas inhibidores, las cuales
pueden llegar a polarizar uno de los electrodos de la pila de corrosión y
por lo tanto, llegar a detener o cuanto menos disminuir sus efectos. En
la práctica, lo anterior conlleva una modificación del entorno o medio
ambiente, al cual está expuesto el metal. [2]
9.5.1. RECUBRIMIENTOS PROTECTORES:
Los objetos deben recubrirse de tal manera que el metal base quede
completamente aislado del medio agresivo. De ello se deduce
principalmente que las piezas a recubrir deben estar acabadas de tal
forma que no requiera ningún mecanizado posterior, ya que este
deterioraría el recubrimiento. Cuando se haga absolutamente necesario
un trabajo mecánico posterior se debe quitar el recubrimiento y luego
de la mecanización se aplicará de nuevo. Las piezas recubiertas,
especialmente si el plaqueado es blando, deben manejarse con
cuidado.
Se debe considerar como imprescindible la protección de todos aquellos
objetos que deban sufrir la acción de un agente corrosivo, ya que se
garantiza una mayor vida del objeto o todavía mejor del recubrimiento.
Esto significa que se deben anteponer los conocimientos relativos a la
corrosión y sobre todo, las normas establecidas respecto a los
espesores mínimos de los recubrimientos a las consideraciones
económicas. Solo así es posible retrasar la muy costosa destrucción de
los metales.
Uno de los procedimientos más empleados contra la corrosión es el
recubrir la superficie que se desea proteger, estos recubrimientos se
utilizan para aislar el metal del medio agresivo. En primer lugar están
aquellos recubrimientos metálicos y no-metálicos que se pueden aplicar
al metal por proteger, sin una modificación notable de la superficie
metálica.[2]
9.5.1.1. ELECCIÓN DEL RECUBRIMIENTO:
Para lograr la mejor protección posible de un material con un
recubrimiento, hay que estudiar detenidamente las condiciones de
ataque a que ha de estar sometida la pieza protegida. Estas condiciones
son ya conocidas gracias a numerosas investigaciones a pesar de ello,
apenas existe un esquema que permita prever cual será la medida de
protección más segura para unas condiciones dadas.
La elección de una buena protección debe ser en todo caso la que
proporcione mayor seguridad, pero siempre se debe tener en cuenta
que la protección es solo temporal. El recubrimiento se gasta siempre
más o menos por la acción del medio agresivo y cuando desaparece
queda el metal base, fácilmente atacable o expuesto a la corrosión.
En todos los recubrimientos, cualquiera que sea su naturaleza, es
normal que presenten poros. Pero debe tenerse en cuenta que es muy
frecuente considerar inútiles los recubrimientos cuando la causa se
debe a los defectos del metal base, tales como sopladuras, poros ,
grietas, inclusiones etc. El recubrimiento puede taparlos pero quedan
siempre como puntos débiles. El medio corrosivo puede iniciar en ellos
su ataque. Para que el metal base sea capaz de protegerse es necesario
que esté sano, ya que frente a los defectos fallan los mejores
procedimientos. Además se puede eliminar el efecto de la formación
natural de poros, debido al crecimiento del precipitado sobre gérmenes
aislados, con recubrimientos de espesor suficiente. [2]
[2]
9.5.1.2 LA ADHERENCIA DEL RECUBRIMIENTO:
Es evidente que la adherencia del recubrimiento al metal base debe ser
perfecta, ya que si no es buena se producirá una destrucción
intensificada de la base. En el lugar débil del recubrimiento se inicia el
ataque, que luego progresa bajo el recubrimiento cuando penetra el
agente corrosivo. Los productos de la corrosión acaban de arrancar a
trozos la capa cubridora.
L a causa fundamental de una mala adherencia suele ser una
preparación defectuosa dela superficie de la pieza a recubrir. La pieza
debe haberse limpiado a fondo, siendo su superficie puramente
metálica, es decir libre de suciedad, de partículas metálicas
procedentes del trabajo previo y sobre todo de grasa, esta se quita en
parte con ácidos orgánicos y en parte mediante soluciones alcalinas con
o sin corriente eléctrica. El descapado con ácidos o álcalis elimina la
mayor parte de los óxidos existentes, que perjudicarían la
adherencia. [2]
9.5.1.3 TIPOS DE RECUBRIMIENTOS:
Hay diferentes tipos de recubrimiento para luchar contra la corrosión y
algunos de los más empleados son los que se mencionan a continuación:
9.5.1.3.1 RECUBRIMIENTOS METÁLICOS: La selección del metal
empleado en el recubrimiento se hace de acuerdo con el metal que se
va a proteger, su forma y trabajo que va a desempeñar, ya que el
espesor de la capa de metal autoprotector debe ser lo más compacta y
adherente posible. Pueden lograrse recubrimientos metálicos mediante
la electrodeposición de metales como el níquel, zinc, cobre, cadmio,
estaño, cromo, etc. Inmersión en metales fundidos: los más utilizados
son zinc (galvanizado) y el estaño (estañado). Metalización es la
proyección de los metales fundidos, semifundidos o cerámicos. [2]
-ELECTRODEPOSICIÓN: Las películas de metal protector son
obtenidas utilizando un ánodo y las piezas que se quieren proteger
como cátodos, además de emplear un electrolito como en solución en
forma de cianuros o sulfatos y con la adición de algunas sustancias
orgánicas. El espesor de las películas es del orden de 0,001 a 0,01mm.
El níquel y el cromo son los metales más empleados en recubrimientos
electrolíticos, debido a que confieren un alto grado de protección
contra la corrosión y son una buena preparación para la aplicación
posterior de pintura. [2]
INMERSIÓN EN METALES FUNDIDOS: Se sumerge la pieza que se
quiere proteger durante un breve tiempo, en un baño de metal fundido,
a la salida del baño se somete la pieza a enjuague que disminuye y
uniformiza el espesor de la capa del metal adherido. Por este proceso
se obtienen mayores espesores que en la electrodeposición. [2]
-METALIZACIÓN: Consiste en la proyección de partículas en estado
plástico o fundido sobre la pieza por medio de una pistola metalizadora,
estas partículas se deforman adaptándose a la rugosidad de la pieza y
entrabándose mecánicamente, en muchos casos poseen suficiente
energía para producir una difusión metalúrgica con el metal base. [2]
-RECUBRIMIENTOS POR DIFUSIÓN: Son métodos que trabajan a
temperaturas elevadas. Tienen por fin que el recubrimiento se alee con
la base del metal, para alcanzar de esta forma una gran adherencia. L
as piezas a tratar se introducen en polvo metálico y se calienta a alta
temperatura. La temperatura depende del metal base. La profundidad
de la penetración del metal difundido es una función del tiempo y la
temperatura en tanto se forme una solución sólida o sea posible una
disolución mutua de ambos metales. [2]
[2]
9.5.1.3.2. RECUBRIMIENTOS NO-METÁLICOS: Podemos incluir
dentro de éstos la fosfatación, oxidación superficial, el esmaltado, las
pinturas, barnices, lacas, resinas naturales o sintéticas. Grasas, ceras,
aceites, empleados durante el almacenamiento o transporte de
materiales metálicos ya manufacturados y que proporcionan una muy
buena protección y en algunos casos una protección temporal. [2]
RECUBRIMIENTOS POR FOSFATACIÓN: El fosfatado se aplica al
acero, pero también puede realizarse sobre zinc y cadmio. Este
proceso consiste en sumergir el acero en una solución diluida de fosfato
de hierro, zinc o manganeso en ácido fosfórico diluido, en donde se
puede utilizar una pequeña cantidad de sal de cobre como catalizador.
Los recubrimientos de fosfato proporcionan una protección limitada,
pero en cambio resultan ser una base excelente para la pintura
posterior. [2]
-RECUBRIMIENTOS POR OXIDACIÓN: La formación de una película
superficial de óxido para proteger el metal es un medio muy eficaz, la
oxidación puede realizarse por calentamiento, electrólisis (Oxidación
anódica) y por ataque ácido. [2]
LA OXIDACIÓN POR CALENTAMIENTO: Es muy usada en el acero,
en donde se calienta la pieza en un horno o en un baño de sales
fundidas formadas por una mezcla de nitrato de sodio y potasio a una
temperatura de 260 a 400 °C. [2]
OXIDACIÓN ANÓDICA: El anodizado es un proceso electrolítico en el
cual el metal a tratar se hace anódico en un electrolito conveniente, con
el objeto de producir una capa de óxido en su superficie. Este proceso
se aplica a varios metales no-ferrosos, pero principalmente al aluminio
y sus aleaciones. Proporciona una buena protección y también resulta
un buen tratamiento previo para la pintura posterior. [2]
OXIDACIÓN QUÍMICA: Consiste en sumergir el metal o aleación en
una solución capaz de reaccionar sobre el metal formando una película
delgada de óxido o de una sal compleja insoluble, la protección
conseguida por este método es inferior ala obtenida por la oxidación
anódica. [2]
RECUBRIMIENTOS POR ESMALTADO: Los esmaltes son
esencialmente borosilicatos de calcio, potasio y de plomo, que se
aplican en forma pastosa sobre el metal, una vez seca se introducen en
el horno donde se funde el esmalte formando una capa protectora
vítrea. Los esmaltes tienen el inconveniente de que no son elásticos y se
descascaran con facilidad si se golpean. [2]
RECUBRIMIENTOS POR MATERIALES PLÁSTICOS: Esta
protección contra la corrosión es muy aplicada y los plásticos más
empleados son el polietileno, el cloruro de polivinilo, la resina epóxica
y el acetato butirato de celulosa. [2]
RECUBRIMIENTOS ORGÁNICOS LÍQUIDOS (PINTURAS): Existen
muchas clases de pinturas que proporcionan una protección más o
menos eficaz contra la corrosión. Se tienen diferentes tipos de pinturas
como son las anticorrosivas, en aceite, a base de purpurina,
alquitranes, de caucho colorado y poliestireno
Estos recubrimientos orgánicos son aplicados en forma líquida
mediante brocha, rodillo o por pistola de rociado (spray). La mezcla
esta constituida del solvente, resinas y pigmentos, en donde el solvente,
disuelve la resina y esta tiene la capacidad de unirse al sustrato
metálico, a los pigmentos y a otras resinas (polimerización), después el
solvente es evaporado y el revestimiento queda curado. La función de
los pigmentos es aumentar la impermeabilidad, proveer opacidad y
color para proteger las resinas dela radiación ultravioleta, además de
tener elementos inhibidores de la corrosión.
Los revestimientos orgánicos son clasificados de acuerdo al tipo de
resina, la cual controla la protección y la resistencia a la degradación.
Una forma fácil de clasificar es, capa base o de fondo (Primer) y capas
finales (Top coat) dependiendo de la formulación, ya que algunas
resinas tienen buna adhesión al substrato metálico y son utilizadas
como capa base, con lo que ayudan a mejorar la durabilidad de las
capas finales y viceversa, mejorando su desempeño, debido a que estas
últimas capas deben tener alta resistencia al ataque directo del
ambiente expuesto.
Para la protección de la corrosión son solamente adecuados aquellos
sistemas en que estén asociadas, buena adherencia, ausencia de
porosidad y resistencia frente a los agentes externos. Hay que operar
con sistemas de varias capas, cuyo número depende de las
circunstancias específicas de cada caso. [2]
[2]
9.5.4. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS RECUBRIMIENTOS:
Cuando se trata de proteger de una manera eficaz y económica la
superficie del metal, la selección de un determinado recubrimiento
metálico se puede efectuar y justificar sobre la base de las siguientes
propiedades físicas:
IMPERMEABILIDAD: Todos los recubrimientos presentan poros, por
lo que se necesita que el recubrimiento sea lo más continuo posible,
uniforme y con un buen espesor, lo cual permitirá aislar la superficie
del acero de los agentes agresivos. [2]
ALTA RESISTENCIA MECÁNICA: Para garantizar una buena
resistencia a los choques, rozamientos ligeros o accidentales. [2]
BUENA ADHERENCIA AL ACERO: Aunque la causa fundamental de
una baja adherencia es la preparación defectuosa de la pieza. [2]
POSIBILIDAD DE PROPRCIONAR SUPERFICIES PULIDAS O
MATES: Con capacidad de conferir a los objetos un acabado con fines
decorativos.
Para obtener buenos resultados con los recubrimientos metálicos, hay
que tener en cuenta una serie de operaciones que deben llevarse a
cabo con anterioridad a la aplicación del recubrimiento como es el
estado superficial del metal a recubrir. [2]
CRÉDITOS
Recopilación y edición realizada por Jorge Iván Cerón Pabón, Luis
Gabriel Carmona, Jaime Córdoba y Daniel Jimenez estudiantes
de ingeniería mecánica de la universidad Tecnológica de Pereira 2013
BIBLIOGRAFIA
1. Fritz, Todt. CORROSION Y PROTECCION. Editorial Aguilar.
Madrid – España 1959
2. José Ludey Marulanda Arévalo, FUNDAMENTOS DE LA
CORROSION. Universidad Tecnológica de Pereira 2006