UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERA PROCESOS Escuela Profesional de Ingeniera Metalrgica

Gua de Practicas

Corrosin y Proteccin de Metales Practica N 3

Naturaleza de la Corrosin

Mamani Vilca, Cristopher Tito

2015

NATURALEZA DE LA CORROSION

1. Objetivos:

Experimentar la influencia que tiene en un proceso de corrosin Metal-Liquido la

aplicacin de temperatura, conociendo el agente corrosivo y el metal de experimentacin.

2. Introduccin:

Conocemos que un metal es un conjunto de enlaces metlicos que forma una gran molcula

(Teora del Gas de electrones) en la cual cada tomo metlico tendr cierta

electronegatividad. Los elementos ms electronegativos tienden a ganar electrones

reducindose y los de menor electronegatividad entregan electrones oxidndose y

corroyndose.

Esta reaccin corrosiva no solo se presenta entre metales con metales sino tambin entre

metales y no metales, siendo estos ltimos elementos de elevada electronegatividad en

relacin a los primeros. As, al combinarse qumicamente los elementos (Metal Metal y

Metal No Metal) mediante la reaccin de sus electrones de valencia se forman

compuestos (enlaces Metlicos + ionicos + covalentes) que sern ms nobles que sus

predecesores. Estos elementos son ms estables en la naturaleza pues no tienden a

reaccionar qumicamente.

La corrosin puede presentarse de diferentes formas en la naturaleza. En todos los casos

termina por la deterioracin o destruccin del metal y puede ser caracterizada de las

siguientes tres formas:

- Metal Lquido

- Metal Gas

- Metal Metal

Metal Lquido

Como ya se estudi en la prctica nmero 2, cada elemento posee una electronegatividad

diferente. sta le otorga un cierto potencial electroqumico (tambin conocido como FEM)

que depender de la solucin (electrolito) en el que se encuentra inmerso.

A continuacin se presenta una tabla vlida para electrolitos de elevada concentracin en la

cual se toma como referencia un electrodo de hidrogeno para medir la diferencia de

potencial.

Metal Gas En la reaccin entre el metal y un medio gaseoso las molculas de gas son absorbidas

sobre la superficie del metal mediante la reaccin de los tomos del metal y el gas

formando productos de corrosin.

Usualmente debido a la electronegatividad de los no metales generalmente presentes en

forma gaseosa en el medio ambiente, la corrosin Metal Gas puede ser expresada

qumicamente como:

Por ejemplo:

La interface Metal - pelcula acta como nodo mientras que la interface pelcula - gas

como ctodo (recibe e-). A su vez la pelcula actuar como circuito externo conduciendo

electrones.

Vale aclarar que para los iones gaseosos por ser ms grandes que los metlicos (debido a la

mayor cantidad de electrones) la difusin es muy lenta y prcticamente despreciable.

Como consecuencia, las reacciones predominantes se generan entre la interface pelcula -

gas o en la superficie de la pelcula.

Metal Metal

Recordemos que los slidos no presentan una superficie idealmente lisa sino una superficie

rugosa (o montaosa) que est determinada en forma relativa como coeficiente de roce.

Esta propiedad, que es la causa de friccin entre superficies, tambin es la causa

fundamental de la corrosin por friccin (Fretting Corrosin) y del efecto de erosin de

superficies. En ambos casos la corrosin del metal es consecuencia de la remocin de la

pelcula protectora (elemento sobre la superficie del metal que retarda la accin corrosiva)

que como resultado incrementa la tasa corrosiva.

1. Materiales:

- Tubos de ensayo - Vaso de precipitados - Retazo de metales (Al, Fe, Cu, Bronce) - Cables conductores. - Cloruro de sodio - Agua Clorada - Peachimetro - Otros.

2. Equipos y Herramientas:

- Balanza electrnica - Mechero

- Regla graduada - Marcador permanente

- Lupa de aumentos - Tenazas

3. EPPs:

- Guantes de cuero - Lentes de seguridad

- Mandil - Protector de odos

- Zapatos de seguridad - Complementarios

4. Desarrollo experimental:

Para esta prctica se tomaran cuatro retazos de materiales metlicos, el docente tomara nota

de estos materiales, dos de las cuatro muestras de metales son iguales o repetidas.

Primeramente con la regla graduada se medir la seccin de las muestras metlicas, luego

se pesara cada una de las muestras, luego en los cuatro tubos de ensayo vierta 7 mml de

agente corrosivo.

En dos tubos de ensayo vierta agua con cloruro de sodio (7ml) e ingrese los dos metales

similares seleccionados, luego uno de ellos proceda a calentarlo con el mechero hasta hervir

el tubo de ensayo durante un minuto, el otro tubo no se debe de calentarlo con la finalidad

de ver la diferencia del proceso de corrosin con o sin aplicacin de la temperatura.

De igual manera repita con los otros dos tubos de ensayo utilizando como agente corrosivo

el agua clorada.

Ante de iniciar el ensayo es necesario anotar todas las caractersticas del material para

diferenciar el proceso de corrosin durante la etapa de ensayo.

Metal

Agente

Corrosivo

Ph

rea(mm2)

Peso Inicial

Peso Final

Apariencia

Inicial del

Electrolito

Apariencia

Final del

Electrolito

M1

Agua Cl

9.3

242

0.9

3.3

Color Plateado

Opaco

M2

Agua Cl T

9.3

304

0.9

3.3

Color Plateado Opaco-Marrn

M1

H20 Mar T

7.9

168

0.05

3.4

Color Metlico

Marrn

M2

H20 Mar

7.9

150

0.05

3.4

Color Metlico

Marrn-Metlico

Metal Agente Corrosivo Tiempo de ensayo (1 semana) Color del Electrolito(1 semana)

M1 Agua Cl Poca presencia de corrosin Color Claro-Amarillento

M2 Agua Cl T Presencia de corrosin localizada Amarillo Claro

M3 H20 Mar T Presencia abundante de Herrumbre Marrn Oscuro

M4 H20 Mar Presencia de Herrumbre Marrn Claro

CUESTIONARIO N3 a)Indique usted la diferencia de corrosin entre los dos metales y agentes corrosivos iguales con la aplicacin de la temperatura en el tubo de ensayo?

La diferencia consiste, es que con el incremento de temperatura, por la adicin de energa calorfica, produce una mayor aceleracin de la reacciones de oxido reduccin, sobre toda la superficie metlica, generando aumento de la CORROSION. b) Analice que papel cumple el Ph del agente corrosivo con la degradacin y corrosin de los metales ensayados? El pH afecta directamente sobre la velocidad de la corrosin, mientras menor sea el pH, la ionizacin ser mas rpida, aumentando el proceso la velocidad de corrosin y ser mucho mas lenta, cuando se acerca al pH 0 Neutro, mientras tambin ocurrira incremento al aumentar el pH acelerando la corrosin, pero esta aceleracin es inferior a la producida aun pH muy acido. c) Indique segn el anlisis de muestra terminado el ensayo si se ha dado el fenmeno de pasivacion? Si, en la lmina de Al expuesta al H20 Clorada d) Analizando los pesos iniciales y finales cul de las muestras ha presentado mayor dao y prdida de material en el tiempo de ensayo? Teniendo las dos muestras de: Al y lamina de Acero de bajo de carbono. Se observo mayor dao en el Acero de Bajo Carbono, como tambin mayor perdida material por la presencia de herrumbe (Metal +Herrumbe > Peso inicial del Metal) en cambio si tuviramos Metal sin herrumbre< Peso inicial. e) Si utilizo una tubera del metal 1 o 2 (M1 o M2) en el Proyecto Ta Mara para la desalinizacin del agua sera recomendable? (Con agente corrosivo agua de cloruro de sodio) El agua de mar es altamente corrosiva, altamente conductora de corriente elctrica, recomendara tuberas obtenidas a base del PVC (plstico) y ninguno de los 2 metales por que el Aluminio es un elemento muy andico y los iones de fe del metal, muy solubles en el agua para formar el oxido de fe. En el caso de tener que elegir entre los 2 metales de experimentacin, daria al Aluminio, pero con la recomendacin, que toda la estructura, tanto tuberas, codo, vlvulas sheck, campana y sistema de bombeo, sea construido, solamente con Aluminio, debido, a que si estuviera unido a otro elemento metlico, tendra a corroerse rpidamente, debido a que el Al, es un elemento muy andico.

f) Analizando el cuadro del tiempo de corrosin Cundo se tiene mayor cintica? Analice los cuatro casos.

Metal Agente

Corrosivo

Tipo de Cintica

(Alta/Mediana/Baja)

Color del Electrolito(1 semana)

M1 Agua Cl Baja Color Claro-Amarillento

M2 Agua Cl T Mediana Amarillo Claro

M3 H20 Mar T Alta Marrn Oscuro

M4 H20 Mar Alta Marrn Claro

Se obtiene mayor cintica de corrosin, cuando a la muestras se aade energa calorfica, produciendo incremento de la temperatura y segundo, se obtuvo mayor corrosin en la muestra del tubo de hierro bajo carbono, debido a que es menos resistente a la corrosin que el Al. g) Cul de los cuatro tubos de ensayo presenta mayor corrosin y por qu? Se obtiene mayor corrosin en la M3 del tubo con hierro de bajo carbono, debido a que fue sometido aun incremento de temperatura y por que adems es menos resistente a la corrosin que el Al de la M2. Los iones Fe disueltos y libres, reaccionan con el O2 presente en el H20 de Mar, formando el oxido de fierro. h) Si en los tubos que no han sido calentados le insuflo permanentemente oxigeno Que podra ocurrir y por qu? Acelero la cintica de corrosin, por que aumento la concentracin de O2 en la solucin y en caso contrario seria, si extraigo el O2 de cualquier solucin, disminuyo la cintica corrosin. i) Analice lo experimentado y explique mediante una grafica la corrosividad de los metales ensayados.

0

50

100

150

200

250

300

350

M 1 M 2 M 3 M 4

Corrosion

Corrosion

6. Bibliografa:

Corrosin and corrosin control Hebert H. Uhlig

Science Materials Richards

Mechanism and theory of corrosin, corrosin testing and corrosin control

American Society Monograph series

Flin Trojan

Corrosin Handbook H. Uhlig

Las aeronaves y sus materiales Antonio Esteban Oate

Apuntes de Pinturas de Ctedra Materiales II Biblioteca

Fundamentos de la ciencia e ingeniera de materiales William F. Smith (segunda

edicin)

7. Anexos