comportamiento frente a la corrosión

101- CEDECRevista Facultad de Ingeniera, UPTC, Julio - Diciembre de 2013, Vol 22, No. 35.pp. 101-112

ISSN 0121-1129

Comportamiento frente a la corrosin de una aleacin Pb-Sn-Ca-Ag en un electrolito de cido sulfrico

Corrosion behavior of Pb-Sn-Ca-Ag alloy in a sulfuric acid electrolyte

Dario Yesid Pea Ballesteros*

Hugo Armando Estupian Duran**

Ana Mara Moreno Jaimes***

Diana Carolina Soto Gamboa****

&Z&

Resumen

Se evalu una aleacin Pb-Sn-Ca-Ag utilizada

en la fabricacin de rejillas para bateras de

DXWRPyYLOHV HVSHFtFDPHQWH VH HYDOXy HOHIHFWRGHODWHPSHUDWXUDD\&MXQWRFRQHOWLHPSRGHLQPHUVLyQHQiFLGRVXOI~ULFRDO0GH\GtDVPHGLDQWHHVSHFWURVFRSLDde impedancia electroqumica. De acuerdo con

los resultados, se obtuvo el comportamiento de

la velocidad de corrosin. Adicionalmente, con

ODVSUXHEDVGH'5;\0(%IXHSRVLEOHUHDOL]DUXQ DQiOLVLV GH ORV SURGXFWRV GH FRUURVLyQ TXHse formaron durante el proceso de inmersin

HQ iFLGR /RV UHVXOWDGRV GHPRVWUDURQ TXH OD

Abstract

,Q WKLV ZRUN D 3E&D6Q$J DOOR\ XVHG LQWKH DXWRPRELOH EDWWHU\ JULGV PDQXIDFWXUHZDV HYDOXDWHG 6SHFLFDOO\ WKH WHPSHUDWXUHDW DQG & HIIHFW WRJHWKHU ZLWK WKHLPPHUVLRQ WLPH LQ 0 VXOIXULF DFLG DW DQGGD\VFDUULHGRXWE\DQHOHFWURFKHPLFDOLPSHGDQFHVSHFWURVFRS\$FFRUGLQJWKHUHVXOWVLW ZDV REWDLQHG WKH FRUURVLRQ UDWH EHKDYLRU$GGLWLRQDOO\ZLWKWKH;5'DQG6(0HYLGHQFHLWZDVSRVVLEOHWRFRQGXFWWKHFRUURVLRQSURGXFWVIRUPHG GXULQJ WKH LPPHUVLRQ LQ DFLG SURFHVVDQDO\VLV7KHUHVXOWVVKRZHGWKDWWKH3E&D6Q

* 3K'8QLYHUVLGDG,QGXVWULDOGH6DQWDQGHU&RORPELDG\SHQD#XLVHGXFR** 3K'8QLYHUVLGDG1DFLRQDOGH&RORPELD6HGH0HGHOOtQ&RORPELDKDHVWXSLQDQG#XQDOHGXFR*** 8QLYHUVLGDG,QGXVWULDOGH6DQWDQGHU&RORPELD**** 8QLYHUVLGDG,QGXVWULDOGH6DQWDQGHU&RORPELDVRWRGF#JPDLOFRP

'DULR

102 - CEDEC Revista Facultad de Ingeniera, UPTC, Julio - Diciembre de 2013, Vol 22, No. 35


aleacin Pb-Sn-Ca-Ag no es recomendable para

elaborar rejillas utilizadas en la fabricacin de

bateras de automvil.

Palabras clave: Aleacin Pb-Sn-Ca-Ag, &RUURVLyQ9HORFLGDGGHFRUURVLyQ%DWHUtDVGHplomo.

$JDOOR\LVQRWUHFRPPHQGHGWRPDNHJULGVIRUthe automotive batteries.

Keywords: 3E6Q&D$J $OOR\ &RUURVLRQ6SHHG/HDG%DWWHULHV

103- CEDECRevista Facultad de Ingeniera, UPTC, Julio - Diciembre de 2013, Vol 22, No. 35

Dario Yesid Pea Ballesteros - Hugo Armando Estupian Duran - Ana Mara Moreno Jaimes - Diana Carolina Soto Gamboa

I. INTRODUCCIN

En la industria automotriz, la vida til de una

EDWHUtDYDGHVGHORVDORVPHVHVVHJ~QHOXVR TXH VH OH Gp /DV EDWHUtDV R DFXPXODGRUHVGH SORPRiFLGR HPSOHDGDV HQ ORV DXWRPyYLOHVrequieren de un mantenimiento mnimo, con

OD QDOLGDG GH SUHYHQLU IDOODV WDQWR D FRUWRcomo a largo plazo, puesto que se encuentran

FRQVWDQWHPHQWHEDMRFLFORVGH WHPSHUDWXUD\HQFRQWLQXDGHJUDGDFLyQGHVXVUHMLOODVFRUURVLyQGHELGRDTXHHOHOHFWUROLWRTXHPDQHMDQHViFLGRsulfrico, una solucin altamente corrosiva. Es

por esto que la industria de las bateras ha tratado

de crear nuevas aleaciones que permitan mejorar

ODVSURSLHGDGHVDQWLFRUURVLYDV\PHFiQLFDVGHODVrejillas, para aumentar su vida til, manteniendo o

aumentando su desempeo en la batera.

De acuerdo con lo mencionado, esta investigacin

se bas en el estudio de una nueva aleacin de Pb-

6Q&D$JHQFRQWDFWRFRQXQHOHFWUROLWRGHiFLGRVXOI~ULFR+

2SO

4DXQDFRQFHQWUDFLyQGH0

HYDOXDGD GHVGH \ GtDV GH LQPHUVLyQ DWHPSHUDWXUDVGH\&/DQDOLGDGGHesta investigacin fue aportar al conocimiento

FLHQWtFRHLQGXVWULDOLQGXVWULDDXWRPRYLOtVWLFDdeterminando el comportamiento electroqumico

GH GLFKD DOHDFLyQ EDMR FRQGLFLRQHV HVSHFtFDVGH IXQFLRQDPLHQWR PHGLDQWH HO FiOFXOR GH ODvelocidad de corrosin por medio espectroscopia

GH LPSHGDQFLD HOHFWURTXtPLFD DGHPiV SRUPHGLRGHGLIUDFFLyQGHUD\RV;'5;\0(%lograr caracterizar los productos de corrosin

formados durante su uso.

II. METODOLOGA

6H FRUWDURQ PXHVWUDV GH OD DOHDFLyQ GH 3ESn-Ca-Ag, de tal manera que cada probeta tuvo

XQ HVSHVRUGHPP\XQGLiPHWURGHPPSe realiz un normalizado, en el cual se llev la

aleacin Pb-Sn-Ca-Ag al horno a una temperatura

GH&GXUDQWHKRUDV\QDOPHQWHVHHQIUtR

DODLUHOLEUHFRQODQDOLGDGGHHOLPLQDUFXDOTXLHUWLSRGHHQYHMHFLGRTXHHVWDVKD\DQSRGLGRVXIULUmientras se encontraban guardadas.

$3UHSDUDFLyQ\FDUDFWHUL]DFLyQPHWDORJUiFDde la aleacin Pb-Sn-Ca-Ag

/D SUHSDUDFLyQ GH ODV SUREHWDV SRU XWLOL]DGDVGXUDQWH ORV HQVD\RV HOHFWURTXtPLFRV VH UHDOL]ybajo la norma ASTM G1; fueron desbastadas con

SDSHODEUDVLYR1\>@\QDOPHQWHVHVHFDURQ\IXHURQSXHVWDVHQLQPHUVLyQGXUDQWH\GtDVSUREHWDVHQFDGDUHFLSLHQWHDXQYROXPHQFRQVWDQWHGHPOGH+

2SO

40

Para la caracterizacin de la aleacin se determin

atacar electrolticamente las muestras de aleacin

GH SORPR FRQ XQD VROXFLyQ FRPSXHVWD GH POGHiFLGRDFpWLFRJODFLDO\POGHSHUy[LGRGHKLGURJHQRDO(OWLHPSRGHODWDTXHIXHGH VHJXQGRV \ FRPR VROXFLyQ GH GHWHQFLyQGHO DWDTXH VH HPSOHy iFLGR QtWULFR DO HQLQPHUVLyQ \ SRVWHULRUPHQWH XQ ODYDGR FRQDJXD/DQRUPDXWLOL]DGDSDUDODSUHSDUDFLyQGHODVPXHVWUDVIXHOD$670(>@%0RQWDMHH[SHULPHQWDOSe realiz el montaje en una celda cilndrica, con

XQ HOHFWURGR GH $J$J&O FRPR UHIHUHQFLD ODaleacin Pb-Sn-Ca-Ag como electrodo de trabajo,

\JUDWRGHDOWDSXUH]DFRPRHOHFWURGRDX[LOLDUPara las pruebas electroqumicas se utiliz un

SRWHQFLRVWDWR *$05@estas se muestran en la Tabla 1.



TABLA 1

TCNICAS ELECTROQUMICAS

TCNICA NORMA CONDICIONES

Espectroscopia de Impedancia

Electroqumica (EIE)ASTM

* )UHFXHQFLDLQLFLDO+] )UHFXHQFLDQDO+] $PSOLWXGP9

III. RESULTADOS Y ANLISIS DE

RESULTADOS

/D PLFURJUDItD GH OD DOHDFLyQ 3E6Q&D$Jmostrada en la Fig. 1 corresponde a una matriz de SORPRGHFRORUJULViFHRFRQSHTXHxRVJUDQRVGHHVWDxRGH FRORUEODQFR\SHTXHxRVSUHFLSLWDGRVGLVWLQJXLEOHV GH &D3E$J /D FRPSRVLFLyQ GHlos diferentes elementos encontrados en esta

aleacin se muestra en la Tabla 2.

FIG. 1.0LFURJUDItD;GHODDOHDFLyQ3E6Q&D$JTABLA 2

COMPOSICIN DE LA ALEACIN

COMPOSICIN PORCENTAJE (%)

Plomo (Pb) Estao (Sn) Calcio (Ca) Plata (Ag)

Fuente: Empresa de bateras

A. Difraccin de rayos X (DRX)

De acuerdo con los resultados obtenidos de

'5;ODVIDVHVFULVWDOLQDVTXHVHSUHVHQWDURQHQ

la aleacin Pb-Sn-Ca-Ag a 7 das de inmersin

IXHURQDQJOHVLWDVXOIDWRGHSORPR\SORPR3DUDGtDVGHLQPHUVLyQODVIDVHVIXHURQDQJOHVLWDSORPRy[LGRGHHVWDxRVXOIDWRy[LGRGHSORPRKLGUDWDGRSRUWODQGLWDEXUWLWD\VXOIDWRGHFDOFLRhidratado.

&RQEDVHHQORVUHVXOWDGRV\HODQiOLVLVGH'5;VHinterpretaron los componentes de la capa andica

para cada tiempo de inmersin. Para 7 das, sobre

OD VXSHUFLH GHO PDWHULDO VH IRUPy XQD FDSDcompuesta por PbSO

4\SDUDGtDVGHLQPHUVLyQ

la pelcula andica fue una mezcla de PbSO4,

3E2\6Q22. Aunque se evidencia la presencia de

PiV IDVHV HVWDVQR IXHURQFRQVLGHUDGDVSXHVWRque no son predominantes en los compuestos

pasivos de las aleaciones de plomo; la estabilidad

de algunos de estos compuesto fue analizadas con

GLDJUDPDVGH3RXUEDL[VLPXODGRVHQHOSURJUDPD+



B. Microscopia electrnica de barrido (MEB)

En la Fig. 2 se muestran los resultados del estudio

de microscopia electrnica de barrido; se puede

REVHUYDU OD VXSHUFLH GH OD DOHDFLyQ 3E6Q&DAg. En la Fig. 2a se muestra la capa formada para

7 das de inmersin, conformada por cristales

de sulfato de plomo, PbSO4, la cual tiene un

HVSHVRUHQXQUDQJRGHDPLFUDV$GHPiV

se pudo observar que esta capa se encuentra

XQLIRUPHPHQWH GLVWULEXLGD HQ OD VXSHUFLH GHOmetal. En la Fig. 2b se observa la capa andica

IRUPDGD D ORV GtDV GH LQPHUVLyQ FRQ XQDpelcula que corresponde a la mezcla de PbSO

4, 3E2 \ 6Q2

2, la cual, debido a su constitucin

de multicapa, es de esperarse que tenga una

PRUIRORJtD SRURVD FRQ PD\RU HVSHVRU TXH HOobtenido a los 7 das de inmersin.

FIG. 2.D0(%SDUDGtDVGHLQPHUVLyQ\&E0(%SDUDGtDVGHLQPHUVLyQ\&C. Espectroscopia de impedancia electroqumica (EIE)

3RU PHGLR GH OD WpFQLFD GH HVSHFWURVFRSLD GHimpedancia electroqumica, se analizaron las

FDSDV GH y[LGR IRUPDGDV HQ OD VXSHUFLH GH ODDOHDFLyQ3E6Q&D$JDGHPiVGHODHVWDELOLGDGGH HVWRV y[LGRV \ VX UHVSHFWLYD FLQpWLFD GHformacin.

D. Diagramas de Bode

(Q ORV GLDJUDPDV GH %RGH GH LPSHGDQFLD VHpuede apreciar que para todos los tiempos de

LQPHUVLyQ\ SDUD FDGDXQDGH ODV WHPSHUDWXUDVdos constantes de tiempo o dos valores diferentes

de pendientes pueden estar asociados con la

FLQpWLFDGHODFRUURVLyQGHODDOHDFLyQ3E6Q&D$JHQ VROXFLyQGHiFLGR VXOI~ULFR0&DGDXQD GH HVWDV SHQGLHQWHV HVWi UHODFLRQDGD FRQODV LQWHUIDVHV TXH FRPSRQHQ OD FLQpWLFD GH HVWDDOHDFLyQ OD SULPHUD SHQGLHQWH HVWi UHODFLRQDGDcon la interfase entre la doble capa electroqumica,

\ OD VHJXQGD SHQGLHQWH HVWi UHODFLRQDGD FRQ OD

LQWHUIDVHGHODFDSDTXHVHIRUPDHQODVXSHUFLHdel metal. En la Fig. 3 se muestra el espectro de

%RGHSDUDGtDVGHLQPHUVLyQ

FIG. 3.'LDJUDPDGH%RGH,PSHGDQFLDSDUDGtDVGHinmersin

/RVYDORUHVGHLPSHGDQFLDVHHQFXHQWUDQHQWUH\FPHVWRVYDORUHVWLHQHQXQDDOWDGLIHUHQFLDcon las curvas obtenidas a 7 das de inmersin

)LJHQGRQGHODLPSHGDQFLDUHVXOWDQWHIXHGH\FPGHPRVWUDQGRTXHSDUDHVWDVFRQGLFLRQHVHVSHFtFDVODFDSDGHy[LGRIRUPDGDHVPX\HVWDEOHWHUPRGLQiPLFDPHQWHDGHPiVGHVHU SRVLEOHPHQWH FRPSDFWD \ SURWHFWRUD DQWH ODcorrosin.




(QWUH \ GtDV OD FDSD TXH VH IRUPD HQ ODVXSHUFLHGHODDOHDFLyQFRUUHVSRQGHDO3E62es por ello que la diferencia entre los valores de LPSHGDQFLD REWHQLGRV SDUD \ GtDV HV PX\JUDQGH\DTXHDGtDVGH LQPHUVLyQFRPLHQ]Dla nucleacin del PbSO4, pero este no alcanza D IRUPDU XQD FDSD FRPSDFWD \ XQLIRUPH HQ ODVXSHUFLHGHOPHWDOSRU OR WDQWRDPHGLGDTXHtranscurre el tiempo de inmersin en el electrolito, la nucleacin de los cristales de PbSO4 aumenta hasta formar una capa que asla la solucin de la VXSHUFLHGHOPHWDODGHPiVVHSXHGHQRWDUTXHSDUDGtDVGH LQPHUVLyQ ODVFXUYDVGHOJUiFRGH %RGH HVWiQ PX\ FHUFDQDV \ FRQ YDORUHVPX\ SUy[LPRV GH LPSHGDQFLD SRU OR WDQWR ODWHPSHUDWXUD QR WLHQH XQ HIHFWR VLJQLFDWLYR HQestas condiciones, puesto que la capa de PbSO4 DFW~D FRPRXQDEDUUHUD HQWUH HO HOHFWUROLWR \ ODVXSHUFLHGHOPHWDO3DUD GtDV GH LQPHUVLyQ ORV YDORUHV GHimpedancia para cada temperatura de nuevo GHFUHFHQ)LJLQGLFDQGRXQDGLVPLQXFLyQHQla resistencia a la corrosin. Este comportamiento GHODGLVPLQXFLyQGHODSpUGLGDGHODVSURSLHGDGHVSURWHFWRUDVGHODFDSDIRUPDGDHQODVXSHUFLHGHla aleacin se debe a que las aleaciones de Pb-Sn sufren picaduras debido, principalmente, a la corrosin intergranular causada por el estao contenido en la aleacin, lo que evita mantener FRQVWDQWH OD SDVLYDFLyQ 6Q ,, \ 6Q ,9GLVPLQX\HQDORODUJRGHORVERUGHVGHJUDQRGHlos productos pasivos, tales como PbSO

4\3E2

PLHQWUDVTXHDOJXQRVLRQHVGH6Q,,VHSUHFLSLWDQen la red de PbO. Esta inclusin de Sn aumenta la

sensibilidad a las picaduras de las capas pasivas, lo cual conduce a peores habilidades anticorrosivas >@


$GHPiV GH TXH 6Q ,, SXHGH DXPHQWDU ODVSLFDGXUDVSRUXQLGDGGHVXSHUFLHGHODVFDSDVGHcorrosin, el lquido entre los vacos de PbO es el principal transportador de iones, lo que empeora D~QPiVHOSURFHVRGHFRUURVLyQFRPRUHVXOWDGRdel aumento de transporte tanto de iones como de electrones, produciendo una mejor conductividad GHODSHOtFXOD>@6LQHPEDUJRODVDOHDFLRQHVPb-Sn tienen buenas propiedades anticorrosivas, DXQTXH GHVSXpV VH SURGXFHQ SLFDGXUDV D ODVcompactas capas pasivas; una vez que se inician ODVSLFDGXUDVHOiFLGRVXOI~ULFRTXHDFW~DFRPRXQHOHFWUROLWRVHLQOWUDHQODVFDSDVSURWHFWRUDV\SURPXHYHODUHDFFLyQHOHFWURTXtPLFDHQFDOLGDGGH OD OODPDGD DXWRFDWiOLVLV >@ $GHPiV SDUDpoder estudiar este comportamiento se debe tener en cuenta que el rompimiento de la pelcula andica se debe al efecto de hinchamiento en el material, debido al crecimiento intergranular de los productos de corrosin, que da lugar a un aparente crecimiento de rejillas en servicio.

'HELGR D TXH OD UHVLVWHQFLD D OD XHQFLD HVWiestrechamente correlacionada con el crecimiento de la rejilla, este crecimiento de espesor de los productos de corrosin producen constantes cambios estructurales que promueven la GHVWUXFFLyQ GH OD FDSD SDVLYD >@ (QWRQFHV DSHVDU GH TXH OD SUREHWD VRPHWLGD D GtDV GHLQPHUVLyQ WXYRXQ WLHPSRPiVSURORQJDGRSDUD



la estabilidad de la pelcula andica formada, la tendencia a las picaduras, debida a la adicin de HVWDxR\HODXPHQWRGHHVSHVRUGHORVSURGXFWRVGH FRUURVLyQ FRQWULEX\HQ DO URPSLPLHQWR GH ODFDSDSDVLYDFRPSDFWDIRUPDGDGLVPLQX\HQGRODresistencia a la corrosin de la pelcula.

E. ngulo de fase

3DUDGtDVGHLQPHUVLyQHOPD\RUiQJXORGHIDVHVHSUHVHQWySDUDODWHPSHUDWXUDGH&)LJdebido, posiblemente, a la formacin de una capa

GH VXOIDWRGHSORPR VREUH OD VXSHUFLH FRQXQFRPSRUWDPLHQWRPiVHVWDEOH

FIG. 6.'LDJUDPDGH%RGHQJXORGHIDVHSDUDGtDVde inmersin

3DUD GtDV GH LQPHUVLyQ )LJ ORV iQJXORVobtenidos para cada temperatura equivalen a un

YDORUSUy[LPRDORFXDOLQGLFDTXHSDUDHVWHtiempo de inmersin la capa de sulfato de plomo

HVSRVLEOHPHQWHPX\FRPSDFWD\DGKHUHQWH\ODWHPSHUDWXUDQRWLHQHHQHOODXQHIHFWRVLJQLFDWLYRsobre la velocidad de corrosin del metal.


)LQDOPHQWHDGtDV)LJORVYDORUHVGHORViQJXORVVHHQFXHQWUDQHQWUH\H[LVWLHQGRuna cada del valor, lo cual se puede traducir como

una disminucin de las propiedades protectoras

de la pelcula andica.


F. Diagramas de Nyquist

6HSXHGHREVHUYDUHQODVJUiFDVGH1\TXLVWTXHSDUDGtDVGHLQPHUVLyQ)LJODPHMRUUHVSXHVWDa la corrosin corresponde a un temperatura de & DSUHFLiQGRVHXQPD\RUDUFR FRPSDUDGRFRQORVDUFRVGHODVWHPSHUDWXUDVGH&\&HVWRHYLGHQFLDTXHQRVRORDHVWH WLHPSRGHLQPHUVLyQ VH WLHQH HO YDORU GH LPSHGDQFLDPiVDOWRVLQRTXHVHSUHVHQWDXQDPD\RUUHVLVWHQFLDDla transferencia de carga, con una disminucin en la velocidad de corrosin. Para las temperaturas de &\&ORVDUFRVVRQPXFKRPiVSHTXHxRVHQGRQGHHOYDORUGHODLPSHGDQFLDHVPD\RUSDUDODWHPSHUDWXUDGH&HQFRPSDUDFLyQFRQODGH&LQGLFDQGRXQDXPHQWRHQODYHORFLGDGGH FRUURVLyQ \ XQD SpUGLGD HQ ODV SURSLHGDGHVSURWHFWRUDV\HOpFWULFDVGHODVFDSDVGHVXOIDWRGHplomo formadas.

FIG. 9.'LDJUDPDGH1\TXLVWSDUDGtDVGHLQPHUVLyQ3DUD GtDV GH LQPHUVLyQ )LJ HOcomportamiento de la aleacin Pb-Sn-Ca-



Ag es similar; el mejor comportamiento se

SUHVHQWD D XQD WHPSHUDWXUD GH VHJXLGR GH \ UHVSHFWLYDPHQWH$ SHVDU GH TXH HOcomportamiento es similar, se puede apreciar

TXH ORVGLiPHWURV\ ODV DOWXUDVGHHVWRVGRPRVHQFRPSDUDFLyQDORVGHGtDVGHLQPHUVLyQVRQPXFKRPiVJUDQGHV\FRQYDORUHVPiVDOWRVORque indica que la respuesta a la corrosin es mejor

a los 7 das de inmersin; esto se debe a que con

este tiempo de inmersin la capa producto de

OD FRUURVLyQ HV GHFLU 3E62 HVPiV HVWDEOH \compacta que a cero das, cuando comienza la

nucleacin de los cristales para la formacin de

la pelcula.

(Q HVWH HVWXGLR WDPELpQ VH SXGR LGHQWLFDUque a pesar de que el comportamiento a los 7

das de inmersin es igual al de cero das, las

curvas de cada una de las temperaturas a 7 das

GH LQPHUVLyQHVWiQPX\FHUFDQDV\FRQYDORUHVPX\ DSUR[LPDGRV LQGLFDQGR TXH D WRGDV ODVtemperaturas, esta capa de sulfato de plomo

IRUPDGD SRU HO SURFHVR GH FRUURVLyQ HV PX\estable.

FIG. 10.'LDJUDPDGH1\TXLVWSDUDGtDVGHLQPHUVLyQ/RV YDORUHV GH LPSHGDQFLD LQGLFDQ FDPELRV GHHVWDGR FRQVWDQWH HQ OD SHOtFXOD R VXSHUFLH GHOelectrodo con el tiempo de inmersin; esto puede

atribuirse al progresivo engrosamiento de una

FDSDGHVXOIDWRGHSORPRQXFOHDGDHQODVXSHUFLHGHOHOHFWURGR'HVSXpVGHODDFXPXODFLyQLQLFLDOde la capa de PbSO

4, la reaccin contina

HQWUH ORV FULVWDOHV GH HVWH VXOIDWR \ FXDQGR ODFDSD HV VXFLHQWHPHQWH JUXHVD HO GLiPHWUR GHO

VHPLFtUFXOR GH DOWD IUHFXHQFLD VH KDFH PX\JUDQGH\HOHOHFWURGRWLHQGHDHVWDUDLVODGRGHODVROXFLyQHOHFWUROtWLFDYROYLpQGRVHPiVJUXHVDHLPSHUPHDEOHDORVLRQHV>@3DUD GtDV GH LQPHUVLyQ )LJ HOcomportamiento es similar al evaluado para

7 das de inmersin, pero los valores de los

GLiPHWURVGHORVGRPRVGLVPLQX\HURQHQWDPDxRVLHQGR HVWR XQ LQGLFDWLYR GH OD SpUGLGD GH ODVSURSLHGDGHVHOpFWULFDV\SURWHFWRUDVGHORVy[LGRVIRUPDGRV \ HQ JHQHUDO GH OD SHOtFXOD DQyGLFDHVWDGLVPLQXFLyQVHDWULEX\HDODIRUPDFLyQ3E2\6Q2

2 (a partir de la capa de PbSO

4SRUORWDQWR

la pelcula andica es una capa porosa compuesta

de una mezcla entre PbSO43E2\6Q2

2, la cual,

por su diferente estructura a la del sulfato de

SORPR SURGXFH HVIXHU]RV \ SRU FRQVLJXLHQWHeso lleva al agrietamiento de la pelcula andica.

FIG. 11.'LDJUDPDGH1\TXLVWSDUDGtDVGHLQPHUVLyQSe debe tener en cuenta que el SnO2 le proporciona

D OD FDSD DQyGLFDPD\RU FRQGXFWLYLGDG OR FXDOpuede repercutir directamente en un incremento

GHODYHORFLGDGGHFRUURVLyQGHODDOHDFLyQ\HQSpUGLGDGHODFDSDFLGDGSURWHFWRUDVLQHPEDUJRHVWD SpUGLGD WDPELpQ VH DWULEX\H D TXH ODVDOHDFLRQHVGH3E6QVRQPX\VXVFHSWLEOHVD ODVpicaduras, produciendo una inestabilidad en la

capa pasiva.

Otro aspecto que se puede analizar en los resultados

de impedancia electroqumica es la temperatura,

TXHHVWi OLJDGDFRQHOFRPSRUWDPLHQWRFLQpWLFR/RV UHVXOWDGRV HOHFWURTXtPLFRV REWHQLGRVsugieren que para 7 das de inmersin, la capa de



sulfato de plomo formada es tan compacta que la

temperatura no tiene un efecto en la impedancia.

3DUDGtDVHQHOUDQJRGH\&ODFDSDDQyGLFD PRVWUy PD\RU HVWDELOLGDG LQGLFDQGRTXHHQHVWDVWHPSHUDWXUDVVHIRUPDQy[LGRVPiVHVWDEOHV>@G. Circuito equivalente simulado por el software Z-View

([LVWHQ GRV WLSRV GH FLUFXLWRV HTXLYDOHQWHV TXHH[SOLFDQHOFRPSRUWDPLHQWRFLQpWLFRGHODDOHDFLyQ3E6Q&D$J \ OD REWHQFLyQ H LGHQWLFDFLyQde las interfases presentes en el mecanismo de

SDVLYDFLyQ DGHPiV HVWRV GRV FLUFXLWRV IXHURQQHFHVDULRV\DTXH ODVDGLFLRQHVGHHVWDxRHQWUH\HQSHVRWLHQHQXQSDSHOFRPSOHMRHQODFLQpWLFDGHODVWDVDVGHIRUPDFLyQ\SDVLYDFLyQ\HQHOFUHFLPLHQWRGHODVFDSDVDQyGLFDVDGHPiVVHGHEHWHQHUHQFXHQWDTXHODSUHVHQFLDGHFDOFLR\SODWDDXPHQWDHVWHQLYHOGHFRPSOHMLGDG>@/DV)LJXUDV\PXHVWUDQHOFLUFXLWRHTXLYDOHQWHpara cada uno de los sistemas analizados.

1) Circuito equivalente para 0 y 7 das de

inmersin: Muestra la interpretacin de los componentes fsicos del circuito equivalente

propuesto:

5V5HVLVWHQFLDGHOHOHFWUROLWR CPE1: Capacitancia asociada a la doble

FDSDHOpFWULFD 55HVLVWHQFLDDVRFLDGDDODWUDQVIHUHQFLD

de carga

CPE2: Capacitancia asociada a la interfase

del sulfato de plomo

55HVLVWHQFLDDVRFLDGDDOHOHPHQWR&3(2

FIG. 12.&LUFXLWRHTXLYDOHQWH\GtDVGHLQPHUVLyQ2) Circuito equivalente para 30 das de inmersin:

5V5HVLVWHQFLDGHOHOHFWUROLWR CPE1: Capacitancia asociada a la doble

FDSDHOpFWULFD 55HVLVWHQFLDDVRFLDGDDODWUDQVIHUHQFLD

de carga

CPE2: Capacitancia asociada a la pelcula

andica (PbSO4,

PbO, SnO2

55HVLVWHQFLDDVRFLDGDDOHOHPHQWR&3(



FIG. 13.&LUFXLWRHTXLYDOHQWHGtDVGHLQPHUVLyQ'H ORV DQiOLVLV REWHQLGRV VH SXHGH H[SOLFDU ODFLQpWLFDGHODDOHDFLyQ3E6Q&D$J3DUD\GtDVHOSULPHUHOHPHQWRLGHQWLFDGRHQHOFLUFXLWRSURSXHVWRHV5VTXHUHSUHVHQWDODUHVLVWHQFLDGHOD VROXFLyQ iFLGR VXOI~ULFR 0 VHJXLGRGHOD SULPHUD FDSDFLWDQFLD &3( \ VX UHVSHFWLYDUHVLVWHQFLD5TXHFRUUHVSRQGHDODUHDFFLyQTXHse da en el interior de los poros del PbSO

4\OD

segunda capacitancia CPE2, con su resistencia

DVRFLDGD 5 TXH FRUUHVSRQGH D OD LQWHUIDVHsulfato de plomo-metal. Por otro lado, para los

GtDV GH LQPHUVLyQ ORV HOHPHQWRV ItVLFRV GHOFLUFXLWR FDPELDQ \DTXHSDUD HVWD FRQGLFLyQ ODGREOH FDSD VHUi FRQVLGHUD FRPR OD PH]FOD GHPbSO4, PbO, SnO

2. El mecanismo de formacin

de esta estructura de dos capas para este tipo de

ODVDOHDFLRQHVKDVLGRGHVFULWRHQODOLWHUDWXUD>@&XDQGR OD VXSHUFLH GHO HOHFWURGR HVWidensamente cubierta con cristales de PbSO

4,

el tamao de los espacios entre estos cristales

VH FRQYLHUWH HQ SURSRUFLyQ FRQ HO GLiPHWUR GHlos iones en solucin. En este caso, los poros

son penetrados por los iones con radios inicos

SHTXHxR/RVLRQHVGH2++\2+- tienen radios pequeos, mientras que los iones de SO

4

2- son

relativamente grandes, por lo tanto, su difusin en

la capa PbSO4 es difcil; as, el acceso de los iones

de SO4

2-HQORVSRURVVHVXSULPHRVHHOLPLQD\la electro-neutralizacin de los iones cargados

positivamente all se consigue por los iones

GH2+-, es decir, los iones de agua en los poros se GLVRFLDFRQLRQHV++TXHPLJUDQDODPD\RUSDUWHGHODVROXFLyQ\ORVLRQHV2+- permanecen en los SRURV>@/DVROXFLyQHQORVSRURVGHODcapa PbSO

4, por lo tanto, se convierte en PbSO

4

HOHFWURQHXWUDODS+DOWR\ODFDSDGH3E62VHtransforma en una membrana selectiva de iones.

'HDFXHUGRFRQHOGLDJUDPDGH3RXUEDL[FXDQGRORV YDORUHV GH S+ OOHJDQ D OD UHJLyQ QHXWUD Rligeramente alcalina, la precipitacin de PbO

FRPLHQ]DFRPSRUWDPLHQWRTXHH[SOLFDHOFLUFXLWRD ORV GtDV /D FDSD GH y[LGR LQWHULRU 3E2[ WLHQH SURSLHGDGHV VHPLFRQGXFWRUDV\ OD FRQGXFWLYLGDG GH OD FDSD GH y[LGR LQWHULRUGHSHQGHGHOYDORUGH[>@ODFDSDGH3E2FUHFHpor un proceso de difusin en estado slido de

DQLRQHV GH R[tJHQR22- D WUDYpV GH OD FDSD >@Debido a la presencia del estao, la capa pasiva

TXHVHIRUPDHQWUHVXOIDWRGHSORPR\HOPHWDOVHcompone principalmente de una mezcla porosa de

PbSO43E2\6Q2

2, como se deca anteriormente;

DGHPiV OD UHVLVWHQFLD GH OD FDSD LQWHUQD VHmejora con adiciones de Ag, lo que proporciona

XQD SHOtFXOD DQyGLFD PiV FRPSDFWD FDXVDQGRun aumento en la resistencia a la corrosin de la

DOHDFLyQ>@/DSODWDWLHQHXQHIHFWRVLJQLFDWLYRHQ HO FRPSRUWDPLHQWR FLQpWLFR GH HVWH WLSR GHDOHDFLyQ\DTXHHVWHDOHDQWHLQKLEHODR[LGDFLyQGHPbSO

4 a PbO; el efecto inhibidor es proporcional

DOFRQWHQLGRGHSODWD/RVUHVXOWDGRVGHGLIHUHQWHVinvestigaciones sugieren que la adicin de plata a

ODVDOHDFLRQHVPRGLFD ODEDUUHUDGHHQHUJtDGHla formacin PbO, mejorando as la estabilidad

D OD FRUURVLyQ DQyGLFD >@ HV SRU HOOR TXH OD



IRUPDFLyQGH3E2HQODFDSDDQyGLFDOOHYDPiVtiempo en iniciar su formacin en comparacin

con otras aleaciones.

IV. CONCLUSIONES

Se observ la formacin de una pelcula andica

TXHHVUHVSRQVDEOHGHODSDVLYDFLyQGHOPHWDO\HVWiFRQIRUPDGDSULQFLSDOPHQWHSRUXQDPH]FODde PbSO43E2\6Q22./DFDSDDQyGLFDIRUPDGDVREUHODDOHDFLyQ3E6Q&D$JDORV&\GtDVGHLQPHUVLyQVHWRUQDSRURVD\GLVPLQX\HVXFDSDFLGDGSURWHFWRUDHVWRse debe al rompimiento de la pasividad por los

cambios estructurales de la capa, especialmente

por un continuo agrietamiento debido a la

GHJUDGDFLyQGHOy[LGRGHSORPR\GHOGLy[LGRGHestao formado a partir del sulfato de plomo.

En esta investigacin se propuso una primera

DSUR[LPDFLyQSDUDORVFLUFXLWRVHTXLYDOHQWHVTXHH[SOLFDQODFLQpWLFDGHFRUURVLyQGHODDOHDFLyQPara determinar su posible aplicacin industrial

en la fabricacin de las bateras, es necesario

OOHYDUODH[SHULPHQWDFLyQEDMRFLFORVGHFDUJD\GHVFDUJD\GHHVWDIRUPDHYDOXDUODYHORFLGDGGHcorrosin de la aleacin Pb-Sn-Ca-Ag inmersa en

iFLGR VXOI~ULFR DO 0 \D TXH D SHVDU GH TXHlas velocidades de corrosin obtenidas en esta

investigacin son altas, no se puede determinar

si realmente esta aleacin es recomendable para

fabricar bateras para autos.

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