aceleracion de la corrosion

CAPÍTULO V. Resultados

32

CAPÍTULO V: RESULTADOS

5.1 Determinación de espesores de recubrimientos

Se determinó el grosor del recubrimiento de zinc en las láminas mediante el método

electromagnético, como se describe en el punto 4.3.1. Posteriormente se realizó el

electropintado catódico en negro de acuerdo a lo establecido en el apartado 3.2.2 y se

midió el espeso de la capa aplicada empleando el mismo equipo. En la Tabla 5.1 se

presentan los promedios aritméticos con la desviación estándar de los resultados

obtenidos por cada tipo de recubrimiento.

Tabla 5.1 Medida en micras de los recubrimientos de las láminas

Tipo de recubrimiento Sin zinc Zinc al fuego Zinc electrolítico

Zinc (µm) ------------ 8.95 + 0.43 7.63 + 0.12

Pintura (µm) 23.25 + 0.81 21.73 + 0.88 21.46 + 0.79

La exigencia típica para piezas con aplicación de pintura por inmersión catódica y con

fosfatado de zinc, es un grosor de este recubrimiento de entre 15 y 35 µm. La gráfica en

la Figura 5.1 muestra el resultado de la medición de espesores de pintura en láminas sin

recubrimiento de zinc con una distribución normal y centrada en los límites de control.

Figura 5.1 Distribución normal en los espesores de pintura


33

Las Figuras 5.2 y 5.3 representan el resultado de la medición de espesores de pintura en

láminas con zinc al fuego y electrolítico respectivamente, la gráfica corresponde a una

distribución normal con ligera tendencia al límite inferior especificado.

Figura 5.2 Distribución normal en láminas con zinc al fuego

Figura 5.3 Distribución normal en láminas con zinc electrolítico

La incertidumbre de la medición del recubrimiento plástico se reporta en la Taba 5.2.

Tabla 5.2 Incertidumbre de la medición del espesor de pinturas en láminas

Tipo de recubrimiento Sin zinc Zinc al fuego Zinc electrolítico

Pintura (µm) 23.25 + 1.84 21.73 + 1.84 21.46 + 1.84


34

5.2 Pruebas de corrosión acelerada en cámaras de niebla salina y tres fases

Se realizó el rayado de las láminas y se procedió a efectuar las pruebas en las cámaras,

tal como se describe en la sección 4.2.4. En la Figura 5.4 se ejemplifica el daño

obtenido por la corrosión. Como puede observarse, el ataque se ve reflejado en el

desprendimiento de la pintura. En el caso de las láminas zincadas y en las dos cámaras,

el daño varía a lo largo del rayado e inclusive hay zonas en las que no existe.

C Á M A R A D E N I E B L A S A L I N A

Sin Zinc Zinc al fuego Zinc electrolítico

C Á M A R A D E T R E S F A S E S

Sin Zinc Zinc al fuego Zinc electrolítico

Figura 5.4 Láminas expuestas a 480 horas de niebla salina y 90 ciclos de tres fases


35

Para determinar cualitativamente la migración se quita la pintura que no esté adherida a

la lámina en el rayado y posteriormente se mide la longitud del daño causado por la

corrosión cada 5 mm de distancia. Para realizar la medición se empleó un microscopio

óptico o el estereoscopio debido a la precisión necesaria en el estudio. El primero es

especialmente útil para medir la migración de las láminas sin zinc, ya que en algunos

casos la migración obtenida es mínima.

La Figura 5.5 muestra una fotografía, tomada con el estereoscopio, de dos de las

mediciones realizadas a una de las muestras empleadas. Se puede apreciar como el

desprendimiento del recubrimiento es diferente y algunas partes no son afectadas.

Figura 5.5 Ejemplo de medición de la migración

Los índices de migración (Ecuación 4.1) obtenidos para cada tipo de lámina y para los

tiempos establecidos se observan en la Figura 5.7 para las expuestas en niebla salina y

en la Figura 5.6 para las pruebas combinadas. En ambos gráficos se puede observar que

las muestras que no fueron cubiertas con zinc electrolítico presentan mayor resistencia a

la migración, mientras que las protegidas con zinc al fuego son las más dañadas.

De igual forma se tiene que para las láminas sin recubrimiento metálico al paso del

tiempo de exposición la migración no avanza tanto como en el caso de las muestras con

zinc. El comportamiento obtenido no es el mismo para ninguno de las tres calidades


36

superficiales en el ensayo de tres fases, por otro lado, hay un ligero parecido en la

tendencia que muestran los resultados de niebla para las piezas zincadas.

Tres Fases

0123

4567

0 15 30 45 60 75 90ciclos

mig

raci

on

zinc electrolítico zinc al fuego sin zinc

Figura 5.6 Migración (µm) vs. ciclos de prueba en cámara de tres fases

Niebla Salina

0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

120 240 360 480 600 720 840horas

mig

raci

on (m

m)

zinc electrolirtico zinc al fuego sin zinc

Figura 5.7 Migración (µm) vs. horas en cámara de niebla salina

Al comparar los resultados de la cámara de niebla salina con los dos primeros de las

pruebas combinadas (ver Figura 5.8) se tiene que hay un mayor índice de migración en

las pruebas de tres fases. Esto se debe a que en el ensayo de rocío salino, la temperatura,

salinidad y humedad relativa dentro de la cámara siempre es la misma, mientras que en

la de tres fases el cambio de estas variables es constante y por tanto el recubrimiento


37

sufre una fatiga y consecuentemente, la velocidad de corrosión es mayor y se deriva en

un desprendimiento mas rápido de la pintura en la lámina.

0

1

2

3

4

5

6

240 360 480 600 720Tiempo de exposición (hrs)

Índi

ce d

e M

igra

ción

(µ

m)

NS al fuego TF al fuego

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6


Índi

ce d

e M

igra

ción

(µ

m)

NS electrolítico TF electrolítico

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6


Índi

ce d

e M

igra

ción

(µ

m)

NS sin zinc TF sin zinc

Figura 5.8 Migración (µm) vs. tiempo de prueba, comparación gráfica entre los dos métodos


38

Al analizar los efectos a 360 horas de exposición se tiene que la lámina con protección

de zinc al fuego es la más afectada en las dos pruebas y presenta mayor daño en la de

tres fases. Después de 720 horas de almacenamiento, el ataque aumentó y la niebla

salina continuó siendo la que provoco menor deterioro.

Las muestras con zincado electrolítico sometidas a 360 horas de pruebas combinadas

presentaron mayor migración que las de niebla, sin embargo, a las 720 horas los

resultados cambiaron. Obtenido una mejor protección contra el ambiente corrosivo de la

cámara de tres fases.

La lámina con menor índice de migración es la que no fue recubierta con metal, tanto a

360 como a 720 horas el medio corrosivo de la cámara de niebla salina es la que menos

migración muestra en el metal.

5.3 Celda electrolítica

Esta prueba se realizó empleando la metodología y parámetros descritos en el punto

4.3.5. En la Figura 5.9 se muestra el daño provocado por la celda electrolítica. Las

muestras sometidas a esta prueba, son evaluadas de la misma forma que las de las

cámaras. Esto es, quitar la pintura que se ha desprendido en el rayado y medir el espesor

de la muestra expuesta cada 5 mm. Se emplea el mismo equipo para medir el daño y

evitar, de esta forma, un factor de variación en los resultados. Con los datos obtenidos

se calcula el índice de migración empleando la Ecuación 4.1.

Figura 5.9 Daño obtenido en la celda electrolítica con el estereoscopio


39

En las Tabla 5.3, 5.4 y 5.5 se reportan los tiempos de exposición requeridos en la celda

electrolítica, para reproducir la migración obtenida a en los tiempos de prueba

establecidos en la cámara de niebla salina y de tres fases.

Se puede observar que no existe un comportamiento lineal en ninguno de los casos; por

ejemplo, la Tabla 5.5 representa los tiempos de las piezas sin zinc, expuestas a niebla

salina y se tienen que a 360 y 480 hora de almacenamiento en la cámara equivalen a 8.6

horas en la celda. Además de que 600 y 720 horas son 9.1 hr en la cuba.

En las mismas tablas (5.3, 5.4 y 5.5) se reportan las correlaciones entre las pruebas

normalizadas y la celda electrolítica para cada tipo de recubrimiento. Como se puede

observar, las correlaciones no son lineales y se puede apreciar en las figuras 5.10, 5.11 y

5.12.

Tabla 5.3 Datos y correlación para cámaras con zinc electrolítico

Índice de Migración (mm) Niebla Salina (hr) Celda Electrolítica (hr)

0.25 240 11.7

0.48 360 12.1

0.76 480 14.6

1.10 600 16.5

1.44 720 17.3

Correlación y = 0.0131x + 8.152

R2 0.9569

Índice de Migración (mm) Tres fases (ciclos) Celda Electrolítica (hr)

0.74 15 14.58

1.23 30 16.88

3.89 60 22.17

4.94 90 32.12

Correlación y = 3E-6x2 + 0.0008x + 14.051

R2 0.9983


40

Figura5.10 Migración (mm) vs. tiempo de prueba (hrs)en láminas con zinc electrolítico

expuestas en cámaras de niebla salina y tres fases, respectivamente.

Tabla 5.4 Datos y correlación para cámaras con zinc al fuego


0.50 240 9.5

0.84 360 10.0

1.19 480 13.7

1.50 600 14.0

1.90 720 14.8

Correlación y = -1E-5x2 + 0.026x + 3.616

R2 0.9071


0.98 15 11.25

2.41 30 16.94

4.76 60 25.23

5.76 90 27.54

Correlación y = -5E-6x2 + 0.0224x + 3.7636

R2 0.9995

y = 0.0131x + 8.152R2 = 0.9569

10

12

14

16

18

240 360 480 600 720

tiempo de pruebas (horas)

índi

ce d

e m

igra

ción

(mm

)

NS electrolítico Lineal (NS electrolítico)

y = 3E-06x2 + 0.0008x + 14.051R2 = 0.9983

13

17

21

25

29

33

360 720 1080 1440 1800 2160

tiempo de prueba (horas)

índi

ce d

e m

igra

ción

(mm

)

TF electrolítico Polinómica (TF electrolítico)


41

Figura5.11 Migración (mm) vs. tiempo de prueba (hrs)en láminas con zincado al fuego


Tabla 5.5 Datos y correlación para cámaras sin zinc


0.18 240 8.2

0.20 360 8.6

0.23 480 8.6

0.29 600 9.0

0.30 720 9.0

Correlación y = 5.1356 x 0.0859

R2 0.9212


0.32 15 9.0

0.52 30 9.1

1.10 60 10.8

2.10 90 11.7

Correlación y = -5E-8x2 - 0.0017x + 8.2089

R2 0.9629

y = -5E-06x2 + 0.0224x + 3.7636R2 = 0.9995

10

15

20

25

30

360 720 1080 1440 1800 2160


índi

ce d

e m

igra

ción

(mm

)

TF al fuego Polinómica (TF al fuego)

y = -1E-05x2 + 0.026x + 3.616R2 = 0.9071

9

10

11

12

13

14

15

240 360 480 600 720


índi

ce d

e m

igra

ción

(mm

)

NS al fuego Polinómica (NS al fuego)


42

Figura5.12 Migración (mm) vs. tiempo de prueba (hrs)en láminas sin zinc


Al analizar los resultados se obtiene que en las láminas sin recubrimiento metálico

expuestas a la celda, el índice de migración deseado se reproduce en menos tiempo

comparada con las muestras zincadas. Es decir, las piezas sin zinc son las más

deficientes en cuanto a protección superficial se refiere, mientras que las tratadas con

zinc electrolítico ofrecen una mayor resistencia a ataque del medio en el sentido de la

migración.

Sin embargo, los resultados de las pruebas normalizadas reportadas en las figuras 5.6 y

5.7 señalan que las láminas sin recubrimiento metálico poseen una mayor resistencia a

la migración que las tratadas con zinc.

Esto se debe a que dentro del proceso de aplicación, la conversión en la etapa de

fosfatado es diferente, ya que ésta depende de la superficie metálica a la que se le aplica,

es decir que en la superficie del acero el tamaño de los cristales de Fosfato son mayores

que los de las lámina con capa de Zinc, lo que redunda en mayor poder de adherencia de

la capa de pintura.

Cuando el material sin recubrimiento metálica se somete a las pruebas en las cámaras,

no existe protección sobre la superficie del acero que evite la corrosión en el metal

y = 5.1356x0.0859

R2 = 0.9212

8.2

8.4

8.6

8.8

9

9.2

240 480 720


índi

ce d

e m

igra

ción

(mm

)

NS sin zinc Potencial (NS sin zinc)

y = -5E-08x2 + 0.0017x + 8.2089R2 = 0.9629

9

10

11

12

360 720 1080 1440 1800 2160


índi

ce d

e m

igra

ción

(mm

)

TF sin zinc Polinómica (TF sin zinc)


43

expuesto al medio. El daño no se ve reflejado en el desprendimiento de pintura en el

rayado, ya que al no haber resistencia la corrosión ataca directamente al metal y lo va

perforando.

Al comparar las muestras con zinc electrolítico de la Tabla 5.3 se puede observar que el

daño provocado en el ensayo de niebla salina en, por ejemplo, 480 horas se puede

obtener con el método propuesto en 15 hr. De esta forma, para las piezas estudiadas, las

pruebas que duran hasta 30 días pueden obtenerse en menos de uno (aproximadamente

19 horas). Por otro lado, el daño provocado en la cámara de tres fases durante 90 días

se logra en 34 horas, poco más de día y medio.

De igual formase reducen los tiempos de prueba en todos los ensayos realizados, en la

Tabla 5.6 se reporta la disminución de tiempos obtenida en porcentajes. Se puede

observar como en el ahorro de tiempo de prueba es significativo.

Tabla 5.6 Porcentaje de reducción de tiempos en pruebas estandarizadas

Tiempo reducido en cámara de niebla salina (%) HORAS NORMALIZADO

Zinc Electrolítico Zinc al fuego Sin Zinc 240 95.0 – 95.3 95.9 – 96.1 96.5 – 96.7 360 94.8 – 95.2 96.0 – 96.3 96.4 – 96.5 480 93.8 – 94.0 94.6 – 94.9 96.4 – 96.5 600 92.7 – 93.3 94.1 – 94.3 96.2 – 96.3 720 92.6 – 93.0 93.8 – 94.0 96.2 – 96.3

Tiempo reducido en cámara de tres fases (%) CICLOS NORMALIZADOS Zinc Electrolítico Zinc al fuego Sin Zinc

15 93.8 – 94.1 95.4 – 95.5 96.0 – 96.3 30 92.9 – 93.1 92.7 – 93.0 96.1 – 95.2 60 90.7 – 90.9 89.4 – 89.6 95.3 – 95.6 90 86.65– 86.7 88.3 – 88.7 95.1 – 92.2

aceleracion de la corrosion

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