Curso de corrosión
UNIDAD 1. ¿Qué se entiende por corrosión?.
Por que se corroen los metales. Clasificación de la
corrosión. Ánodo. Cátodo. Electrolito.
Conductor. Corrosión en soluciones acidas. Básicas
y neutras. Formación anódica. Material de Estudio:
Corrosión Basics.- Capítulo II / III
Corrosión Engineenring.- Capitulo I
CORROSIÓN – CIENCIA E INGENIERÍA ? CIENCIA:
Es el estudio de los procesos Químicos y
Metalúrgicos que ocurren durante la corrosión. ?
INGENIERÍA: Es el diseño y aplicación de
métodos para prevenir la corrosión. ? Idealmente la
ciencia debe estar unida a la ingeniería de manera tal que
nuevos inventos y mejores métodos de prevención
permitan mayor eficiencia en el control de la
corrosión.
CORROSIÓN – CIENCIA E INGENIERÍA ? En
ocasiones los científicos se dedican al propósito
del conocimiento puro con poca o ninguna perspectiva sobre las
posibles aplicaciones de su trabajo. ? De otro lado los
Ingenieros a menudo aplican métodos con poco o
ningún conocimiento de los principios que los rigen. ? Una
meta del curso es fortalecer el aprendizaje del estudiante en
ambos campos Ciencia e Ingeniería.
CORROSIÓN – CIENCIA E INGENIERÍA
CORROSIÓN – CIENCIA E INGENIERÍA ?
CORROSIÓN ES EL DETERIORO DE UNA SUSTANCIA (USUALMENTE UN
METAL) O DE SUS PROPIEDADES A CAUSA DE UNA ACCIÓN CON EL
MEDIO AMBIENTE. ? LOS METALES SE CORROEN PORQUE SON
TERMODINAMICAMENTE INESTABLES. ? NO SE ENCUENTRAN LIBRES EN LA
NATURALEZA.
CORROSIÓN – CIENCIA E INGENIERÍA ? EXISTEN EN
COMBINACIÓN CON OTROS ELEMENTOS TALES COMO OXIGENO Y
AZUFRE. ? Fe203 ? Fe3O4 ? AI2O3 Hematita Magnetita
Alúmina
CORROSIÓN – CIENCIA E INGENIERÍA
CORROSIÓN – CIENCIA E INGENIERÍA ? LA
ENERGÍA NO SE CREA NI SE DESTRUYE ? TODO CAMBIO ESPONTANEO
OCURRE CON LIBERACIÓN DE ENERGÍA LIBRE DEL SISTEMA
A LOS ALREDEDORES A PRESIÓN Y TEMPERATURA CONSTANTE.
Tabla 1. Ordenación de los materiales de acuerdo a la
energía requerida para convertirse en metales.
A) Átomo de hidrogeno B) Íon hidrogeno (H+) C)
Molécula de hidrogeno (H2)
CLASIFICACIÓN DE LA CORROSIÓN ? La corrosión
ha sido clasificada de maneras diferentes: ? Corrosión
húmeda: Ocurre cuando un liquido esta presente. Usualmente
incluye soluciones acuosas o electrolitos. ? Corrosión
seca: Ocurre en ausencia de una fase líquida o por encima
del punto de rocío del ambiente.
REACCIÓN ELECTROQUÍMICA ?Se define como una
reacción química que incluye transferencia de
electrones. ?Es también una reacción química
que incluye oxidación y reducción.
ACIDEZ Y ALCALINIDAD ? Los iones existen en un medio
eléctricamente conductor, normalmente agua. ? El exceso de
iones H+ o OH- define que la solución sea acida o
alcalina. ? Solución neutra, equilibrio de iones H+ y OH-
pH Ácida < 7 > Neutro Básica
COMPONENTES CELDA DE CORROSIÓN ? CELDA DE
CORROSIÓN: 1. 2. 3. 4. Ánodo Cátodo
Electrolito Conductor ? Reacciones electroquímicas que
ocurren durante la corrosión del zinc en ácido
clorhídrico al ambiente.
Zn COMPONENTES CELDA DE CORROSIÓN Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 Zn
+ 2H+ + 2Cl- Zn+2 + 2Cl- + H2 Zn+2 + 2e- .Oxidation- Reaction
Anodic 2H+ + 2e- H2 .Reduction – Reaction Cathode Zn + 2H+
Zn+2+H2
Flujo de corriente entre un ánodo y un cátodo en
una celda de corrosión.
Vista de una sección transversal de una celda seca
típica
Reacción electroquímica: corrosión de zinc
en ácido clorhídrico aireado
CORROSIÓN EN ÁCIDOS
CORROSIÓN EN SOLUCIONES ALCALINAS Y NEUTRAS
CORROSIÓN EN OTROS SISTEMAS ? Los metales pueden
también ser atacados corrosivamente en soluciones que no
contengan ni oxígeno ni ácidos. ? Las soluciones
más típicas son las sales oxidantes tales como
compuestos férricos y cúpricos. ? Las podemos
indicar:
REACCIONES CATÓDICAS ? CORROSIÓN DE METALES
REACCIÓN NO ELECTROQUÍMICA
Se 1. Desordenación: Los átomos y moléculas
carecen de un arreglo ordenado. distribuyen aleatoriamente. 2.
Ordenamiento Particular (corto alcance): Se presenta si el
arreglo característico de los átomos se restringe
solamente a átomos circunvecinos. Ejemplo:
Polímeros – cerámicos.
3. Ordenamiento general (largo alcance): Se presenta cuando el
arreglo atómico específico se distribuye por todo
el material. Los átomos forman un patrón reticular
repetitivo. Cada átomo tiene un ordenamiento particular o
de corto alcance con el átomo vecino y en general largo
ordenamiento general o de largo alcance, puesto que la red se
distribuye uniformemente en todo el material. La
configuración reticular difiere de un material a otro en
forma y en dimensión dependiendo del tamaño de los
átomos y del tipo de enlace interatómico. Ejemplo:
metales, algunos cerámicos, algunos
polímeros.
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LAS CELDAS UNITARIAS
DE LAS ESTRUCTURAS CRISTALINAS MAS COMUNES ENCONTRADAS EN LOS
METALES. A) CÚBICA CENTRADA EN EL CUERPO B) CÚBICA
CENTRADA EN LA CARA C) HEXAGONAL COMPACTA
de DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE IMPERFECCIONES CRISTALINAS
A)Vacancias -Ausencia átomos en el cristal B)Impurezas –
Átomos de diferente tamaño C)Átomos
intersticiales D)Perturbaciones en la red – Dislocaciones
del metal base. ALEACIONES ? Intersticial: Átomos ?
Sustitucional: Los átomos pequeños ocupan espacios
del elemento aleante entre los átomos del metal ocupan el
lugar en el látice de tamaño atómico mas
grande. ? Sólido intersticial cúbico ?
Sólido sustitucional cúbico centrado en cuerpo.
centrado en cara.
DEFORMACIÓN PLÁSTICA ? En metales altamente
deformados los granos son deformados y la estructura granular
sufre rupturas. El material es más reactivo a ambientes
electroquímicos. ? Impurezas, inclusiones, trabajo en
frío, límites de grano y diferencia en la
orientación de los granos, también pueden generar
reacciones electroquímicas en muchos, metales y
aleaciones.
? Metales listados como puros o comercialmente puros contienen
cantidad de impurezas e imperfecciones. ? Estas impurezas e
imperfecciones son causa inherente de corrosión en
ambientes agresivos.
Ejemplo Suponga que la composicion de una moneda de 5 centavos de
dolar segun la siguiente figura es de 100% de cobre (en la
realidad es de 95% Cu y 5% Zn). Si el diametro de esta moneda es
de 1.9 cm. Determine la cantidad aproximada de vacantes en un
piano (100) paralelo a las caras que se encuentra a una
temperatura de 1080°C, suponiendo que existe una vacante por
cada 1600 atomos. Solucion: El plano (100) en el cobre fcc
contiene el equivalente de dos átomos por cara de celda
unitaria, como se muestra en la figura (b). El parametro del
latice del Cu es: El radio del cobre, rCu = 1.278 Å
? Por lo tanto: a=3.61*10-8cm ? Luego el numero de
átomos/cm2 en este plano (100), es: NA = 1.54 * 1015
átomos/cm2 ? El área de la cara de la moneda es: A
= 2.83 cm2 ? Luego, la cantidad total de átomos en un
(100) paralelo a la cara es: NT = (1.54 * 1015
átomos/cm2)*(2.83 cm2) NT = 4.4 *1015 átomos ? El
numero total de vacantes es: NV = 2.8 *1012 vacantes
UNIDAD 2. Fenómenos de superficie. Procesos
electrónicos. Interfase electro-electrolito. Diferencia de
potencial, electrización de los dos lados de la interfase,
medición de cambios de diferencia de potencial metal-
disolución. Interfases no polarizables. Electrodo normal
de hidrógeno. Potenciales de los electrodos standar.
Utilización sistemas electroquímicos.
Electrólisis. Generadores de energía. Consumidores
de energía. Electroquímica Moderna.-
Capítulo I / VII
Ciencia de las superficies ? Muchas de las propiedades de los
materiales por ejemplo su estabilidad o inestabilidad en contacto
con otros materiales no pueden explicarse adecuadamente en
función de las propiedades medias. Gran parte de los
conocimientos necesarios sobre las propiedades de los materiales
se encuentran en el campo de la ciencia de superficies.
? CAMPO DE LOS PROCESOS IONICOS (Iónica). Concerniente a
los iones en disolución y en los líquidos que se
forman por fusión de sólidos compuestos por iones.
? CAMPO DE LOS PROCESOS ELECTRODICOS (Electródica).
Concerniente a la región entre un conductor iónico
y un conductor electrónico y la transferencia de cargas
eléctricas a través de ella. Estudio de las
interfases cargadas y las condiciones que gobiernan la
transferencia de cargas a través de la misma
? INTERFASES ELECTRIZADAS. Casi todas las superficies de
separación entre dos fases se encuentran electrizadas y
las superficies de los materiales son sedes de exceso de cargas.
Son estos excesos de cargas los que afectan las propiedades
superficiales de los materiales y hacen que desvíen sus
propiedades medias.
ESTA PRESENTACIÓN CONTIENE MAS DIAPOSITIVAS DISPONIBLES EN
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