Procesos de Corrosión y Oxidación en Metales y Materiales Industriales

Corrosión y Oxidación de los Materiales

Corrosión y oxidación: Los materiales, debido a la exposición electroquímica sobre su entorno, se encuentran sometidos a una serie de agresiones que provocan la modificación de su composición química y, con ello, la alteración de algunas de sus propiedades físicas. En el caso de los materiales metálicos, la humedad y el oxígeno del aire producen el deterioro lento, pudiendo este ataque acabar destruyéndolos. A este fenómeno se le denomina oxidación y corrosión, mientras que en los materiales poliméricos y cerámicos se denomina degradación y se produce al ser atacados químicamente por disolventes orgánicos o sales. En general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a alcanzar su forma más estable o de menor energía interna.

Tipos de Corrosión

La corrosión de los metales se puede producir de dos formas principales:

• Oxidación química: Se da cuando un metal se combina con el oxígeno (pierde electrones), transformándose en un óxido.
• Corrosión electroquímica: Se produce por la aparición de una pila electroquímica, en la cual el metal actúa como ánodo y, por tanto, se disuelve.

Oxidación Química o Atmosférica

La corrosión atmosférica resulta de la combinación de los átomos metálicos con los de la sustancia agresiva. En el caso del hierro, puede deberse a la acción del oxígeno o del azufre:

• Oxidación causada por la acción del oxígeno: 2 Fe + O₂ → 2 FeO
• Oxidación causada por la acción del azufre: Fe + S → FeS

En las reacciones de oxidación, los metales ceden electrones a otras sustancias, pasando de su estado elemental a formar iones positivos a los que llamaremos cationes. Por ejemplo:

M → Mⁿ⁺ + n e^-

A esta reacción se le llama reacción de oxidación o anódica, donde n es el número de electrones que pierde cada átomo metálico oxidado. Es necesario que, simultáneamente a este proceso, se produzca otro equivalente en que otra sustancia gane los electrones perdidos por el metal; a esta otra reacción se le llamará de reducción o catódica.

Ambientes Atmosféricos y su Intensidad

Respecto a la intensidad con que se manifiestan los fenómenos de corrosión, podemos definir tres tipos de ambientes atmosféricos:

• Industriales: Suelen contener una gran cantidad de partículas en suspensión aérea como compuestos sulfurosos, nitrosos y otros agentes ácidos, que favorecen el desarrollo del proceso de corrosión.
• Marinos: La salinidad del agua del mar se debe a la presencia de cloruro, un ión particularmente agresivo que favorece la corrosión de los sistemas metálicos, acelerando el proceso.
• Rurales: Al existir bajos niveles de partículas ácidas y otros compuestos agresivos en este tipo de ambientes, se produce un menor efecto de corrosión atmosférica.

La Protección por Recubrimiento

Consiste en crear una capa superficial o barrera que aísle el metal del entorno. En principio es el método más evidente, ya que se impide que el material sensible entre en contacto con el oxígeno y la humedad. Dentro de este tipo de protección podemos diferenciar los recubrimientos no metálicos y los metálicos.

Recubrimientos No Metálicos

• Pinturas y barnices: Es un método económico. Precisa que la superficie del material a proteger se encuentre limpia de óxidos y grasas. El minio, pintura que contiene en su composición óxido de plomo, es uno de los más empleados.
• Plásticos: Son muy resistentes a la oxidación. Tienen la ventaja de ser muy flexibles, pero poseen poca resistencia al calor. El más habitual es el PVC.
• Esmaltes y cerámicos: Tienen la ventaja de resistir elevadas temperaturas y el desgaste por rozamiento.

Recubrimientos Metálicos

Inmersión: Consiste en recubrir los metales a proteger con otros de menor potencial, es decir, ánodos de sacrificio. Para ello, se sumerge el metal a proteger en un baño de otro metal fundido. Al sacarlo del baño, el metal se solidifica formando una fina película protectora. Los metales más empleados en estos procedimientos son:

• Estaño (estañado): Se utiliza mucho en las latas de conserva (la hojalata).
• Cinc (galvanizado): Es el más empleado para proteger vigas, vallas, tornillos y otros objetos de acero.
• Aluminio (aluminización): Es muy económico y de gran calidad.
• Plomo (plombeado): Para recubrir cables y tuberías.
• Recubrimiento con Alclad: Es un producto formado por un núcleo de una aleación de aluminio que tiene un recubrimiento de aluminio puro, el cual es anódico al núcleo y, por tanto, protege electroquímicamente al núcleo contra la corrosión. Se utiliza cuando el riesgo de corrosión es muy elevado.