Corrosión

La corrosión es un ataque químico gradual a un metal, por su

medio ambiente, que da por resultado la conversión de un
metal en óxido, sal o algún otro compuesto.
Los metales que han sufrido corrosión, pierden sus
propiedades mecánicas, por lo que generalmente se debe
evitar o más bien minimizar.
Los ambientes corrosivos, generalmente están dados por el
aire, atmósferas industriales, soluciones ácidas, salinas o
básicas, el suelo, etc. Además, la temperatura influencia
apreciablemente la magnitud de la corrosión.
• La corrosión se define como el ataque destructivo e involuntario de un
metal. Este ataque es electroquímico y generalmente empieza en la
superficie.

• El problema de la corrosión metálica es de grandes dimensiones; en

términos económicos, se estima que aproximadamente el 5% del producto
interior bruto de un país industrializado se gasta para prevenir la corrosión y
para mantener o reemplazar los productos afectados por las reacciones de
corrosión.

• Ejemplos muy corrientes son las capas de herrumbre de la carrocería, del

radiador y del tubo de escape de los automóviles.

• Los procesos de corrosión se utilizan, ocasionalmente, con ventaja. Por

ejemplo, en los procedimientos de ataque de las superficies metálicas para
poner en evidencia los límites de grano o los diferentes componentes
microestructurales aprovechando que éstos tienen distinta reactividad
química.
Reacciones químicas típicas de la corrosión por
ataque electroquímico

El ataque electroquímico, se caracteriza por el

establecimiento de zonas anódicas y catódicos
separadas por distancias finitas por donde fluyen
electrones perdidos del metal, el que se corroe.
Una reacción típica es:

Me1 + Me2+ → Me2 + Me1+

Donde Me1 es un metal activo, y Me2 es un metal
pasivo.
• En los materiales metálicos, el proceso de corrosión es normalmente
electroquímico; es decir, una reacción química en la cual hay una
transferencia de electrones de una especie a otra. Una característica de los
átomos metálicos es la pérdida de electrones en una reacción denominada
oxidación. Por ejemplo, un metal M, que tiene una valencia n puede
experimentar corrosión según la siguiente reacción
M → Mn+ + ne-
donde M se convierte en un ion con n+ cargas positivas al perder sus n
electrones de valencia. Otros ejemplos de oxidación metálica son
Fe → Fe2+ + 2e-
Al → Al3+ + 3e-
•
La zona donde tiene lugar la oxidación se denomina ánodo y la oxidación se
llama reacción anódica.

• Los electrones generados en cada átomo metálico que se oxida se

transfieren a otra especie química en un proceso que se denomina reacción
de reducción. Por ejemplo, algunos metales experimentan corrosión en
disolución ácida que contiene elevada concentración de iones hidrógeno
(H+). El ion H+ se reduce como sigue:
2H+ + 2e- → H2 y se desprende hidrógeno gas (H2)-
• Según la naturaleza de la disolución a la que está expuesto el metal, pueden
ocurrir otras reacciones de reducción. Una disolución ácida que contiene
oxígeno disuelto se puede reducir de este modo:
O2 + 4H+ +4e- → 2 H2O
•
Una disolución acuosa neutra o básica con oxígeno disuelto,
O2 + 4H2 O +4e- → 4(OH)-
• Los iones metálicos presentes en la disolución también se pueden reducir.
Por ejemplo, los iones con más de un estado de valencia (iones
multivalentes) la reducción puede ocurrir de la siguiente manera
Mn+ + e- → M(n-1)+
• donde el ion metálico disminuye su estado de valencia al aceptar un
electrón. El ion metálico también puede reducirse a metal (estado neutro)
según la siguiente reacción:
• Mn+ + ne- → M
• La zona donde tiene lugar la reducción se denomina cátodo. Es posible que
ocurran dos o más reacciones de reducción simultáneamente.
• Las dos semireacciones se pueden ejemplificar así:

• El metal zinc sumergido en una disolución ácida que contiene iones H+.

• En algunas zonas de la superficie metálica, el zinc experimenta oxidación o

corrosión de acuerdo con la siguiente reacción:
Zn → Zn2+ + 2e -

• Como el zinc es un metal y, por lo tanto, un buen conductor eléctrico, estos

electrones se transfieren a una zona próxima donde los iones H+ se
reducen:
2H+ + 2e- → H2 (gas)
• La reacción electroquímica total es la suma de las reacciones anteriores:
Zn → Zn2+ + 2e-
2H+ + 2e- → H2 (gas)
Zn + 2H+ → Zn 2+ + H2 (gas)
Pasivación
Cuando el medio corrosivo reacciona con el metal, en algunos
casos se forma una película protectora sobre el metal, que impide
que la reacción continúe. Por lo que debemos considerar ahora
una “serie galvánica” que ilustre la protección de las capas
protectoras. La serie galvánica en agua de mar es indicadora de
la corrosión frente a la inmersión de metales en agua salada.

Magnesio
Aleaciones de magnesio
Cinc
Acero galvanizado
Aluminio
Poder reductor
Cadmio
Plomo
Estaño
Latón Naval
Níquel
Bronce aluminio
Esta serie es un arreglo de metales y aleaciones de acuerdo con el potencial
medido en un ambiente dado. Se puede notar que algunos metales ocupan dos
posiciones en la serie galvánica, dependiendo del hecho que sean o no pasivos

Serie Galvánica en Agua de Mar ( ° )

Magnesio
ACTIVO Aleaciones de Magnesio
Zinc
Aluminio 5052H
“ 3004
“ 3004
“ 3003
“ 1100
“ 6053T
Alclad
Cadmio
Aluminio 2017T
“ 2024T
Acero al Carbono
(°) P.L. Laque Hierro fundido
Corrosión Handbook Níquel (resist)
p. 416. Acero 410
50% - 50% Plomo – Estaño
Acero 304
“ 316
Plomo
Estaño
Metal Munts
Bronce Manganeso
Latón Naval
Níquel (activo)
Inconel (activo)
Latón Amarillo
Bronce Aluminio
Latón Rojo
Cobre
Bronce Silicio
Ambrac
70% Cu – 30% Ni
Monel
Titanio
Acero 304 (pasivo
PASIVO “ 516 (pasivo)
Ataque electroquímico. Celdas galvánicas

La rapidez del ataque galvánico es directamente

proporcional a la razón de áreas catódica/anódica. Lo
que significa que en pequeñas áreas anódicas, la
rapidez del ataque es mayor que para áreas anódicas
grandes. Este es el caso de los cascos de acero
(ánodos) de los barcos, que han sido unidos por
remaches de latón.
Ataque electroquímico. Celdas de concentración
El ataque se produce en la superficie, en la zona de
baja concentración de oxígeno o electrolito,
convirtiéndose en ánodo. El metal que se encuentra
en la zona de alta concentración, se transforma en
cátodo
La mayoría de los metales y aleaciones están
sujetos a un mayor o menor grado de oxidación o
corrosión en una gran variedad de ambientes.
Son más estables en estado iónico que en estado
metálico. En términos termodinámicos, existe una
disminución de la energía libre al pasar del
estado metálico al estado oxidado. Por este
motivo, la mayoría de los metales se encuentran
en la naturaleza formando compuestos: óxidos,
hidróxidos, carbonatos, silicatos, sulfuros y
sulfatos. Los metales nobles oro y platino son dos
notables excepciones. Resisten la mayoría de los
ambientes y por este motivo existen en la
naturaleza en estado metálico.
Corrosión generalizada o uniforme

Pérdida equivalente de material a través de la superficie

herrumbre del acero y del hierro

Formas específicas de corrosión
Corrosión galvánica
• La corrosión galvánica ocurre al unir eléctricamente dos metales o
aleaciones, que tienen distinta composición, mientras están
expuestos en un electrolito. El metal menos noble o el más activo
experimenta corrosión en un ambiente particular; el metal inerte, el
cátodo, queda protegido de la corrosión. Por ejemplo, los tornillos
de acero se corroen en contacto con latón en un ambiente marino
Corrosión galvánica
Tornillo de acero inoxidable y platina de acero
aleado con cadmio
Formas específicas de corrosión
CORROSIÓN POR AIREACIÓN DIFERENCIAL

La corrosión electroquímica también tiene lugar cuando la

concentración de iones o de gases disueltos en la disolución
electrolítica es diferente de la concentración que se da entre dos
regiones de la misma pieza metálica. Se forma una pila de
concentración y la corrosión ocurre en los sitios de menor
concentración.

Un buen ejemplo de este tipo de corrosión tiene lugar en grietas y

rendijas o debajo de depósitos de suciedad o de productos de
corrosión, donde la disolución permanece estancada y existe un
empobrecimiento localizado del oxígeno disuelto.
Corrosión en rendijas (crevice corrosion)
• Asociado a pequeños volúmenes de
solución estancados en poros,
superficies vedadas, juntas
superpuestas, depósitos superficiales y
en rendijas asociadas a tornillos y
cabezas de remaches.

• Forma muy peligrosa: pequeños

volúmenes ocluidos que restringen la
renovación de la solución interior, la
que se va acidificando con un
mecanismo similar al de pitting.
• Una vez consumido el oxígeno dentro de la rendija, ocurre la oxidación del
metal en esta posición. Los electrones procedentes de esta reacción
electroquímica se desplazan a través del metal hasta la región externa
vecina, donde intervienen en una reducción.
• En muchos ambientes acuosos, la disolución dentro de la rendija tiene una
alta concentración de iones H+ y CI-, que son especialmente corrosivos.
• Muchas aleaciones que se pasivan son susceptibles de experimentar
corrosión por aireación diferencial porque la película protectora a menudo
se destruye mediante los iones H+ y CI-.
• La corrosión por aireación diferencial se previene utilizando las uniones
soldadas en lugar de las uniones atornilladas o por remachado, utilizando
rellenos no absorbentes cuando es posible, eliminando frecuentemente los
depósitos acumulados y diseñando recipientes sin áreas estancas y que
aseguren un completo drenaje.
Formas específicas de corrosión
Picadura (Pitting)
Es una forma localizada de corrosión que da como resultado,
pequeños orificios que pueden traspasar completamente a la
pieza. Es común en el aluminio y sus aleaciones, cobre y sus
aleaciones, acero inoxidable y aleaciones de alto contenido de
níquel.
El mecanismo involucrado en este tipo de corrosión es
electroquímico, pudiendo formarse una celda galvánica, de
concentración, o ambas juntas.
Ejemplos:
Latas de conservas
Galvanizado
• Este tipo de corrosión se presenta en: el hierro y los aceros de baja aleación, los
aceros inoxidables y el aluminio y sus aleaciones.
• En medios neutros y moderadamente básicos el hierro y los aceros al carbono no
se pasivan espontáneamente, la corrosión es por oxígeno con formación de
óxidos de hierro (Fe2O3•n H2O y Fe3O4) que permiten la formación de celdas de
concentración entre zonas con más o menos productos de corrosión, pudiendo
producirse picaduras debajo de las capas más gruesas.
• Los aceros ferríticos al cromo (%Cr=12) y los aceros austeníticos de Cr-Ni, se
pasivan espontáneamente en medios neutros y ligeramente ácidos si hay oxígeno
presente. Sin embargo, la presencia de iónes Cl- produce picaduras que se
desarrollan rápidamente a gran velocidad.
• El aluminio el que menos se pica en presencia de iones cloruros, debido a que la
capa pasiva del aluminio tiene baja conductividad eléctrica, lo que dificulta el
establecimiento de celdas de localización.
Corrosión por picaduras (Pitting)
• Una picadura comienza a formarse en una discontinuidad de la superficie tal
como una inclusión o marcas de amoladora.

• una celda por concentración de oxígeno se desarrolla entre la

discontinuidad y el material que lo circunda.

• El hecho de que involucre los iones de cloruro se debe a que dentro de la

incipiente picadura los iones metálicos positivos se disuelven y acumulan,
estos atraen los iones cloruro.

• La concentración de cloruro metálico comienza a formarse en la picadura.

• La combinación de iones cloruro e hidrógeno acelera el ataque.

• La corrosión de grietas y por aireación diferencial siguen el mismo

mecanismo que la corrosión de picaduras, puesto que la grieta sirve como
un hueco ya listo en el cual la concentración es baja.

• Los aceros inoxidables presentan susceptibilidad a la corrosión por

picaduras; sin embargo, la resistencia a este tipo de corrosión aumenta
significativamente aleándolos con un 2% de molibdeno.
Formas específicas de corrosión
Ataque intergranular
Es la corrosión selectiva sobre los límites de grano de un metal.
El ataque es electroquímico, posiblemente galvánico debido a las
diferencias de composición entre los límites de grano y el grano
mismo. En los aceros inoxidables se forman carburos de cromo
en los límites de grano durante el calentamiento del acero en el
intervalo de los 482-760 ºC.
• Las fotos que se presentan a continuación muestran la microestructura
de un acero inoxidable tipo 304. La figura de la derecha es la
microestructura normalizada y las de la izquierda es la "sensibilizada"
estructura y es susceptible a la corrosión intergranular o agrietamiento
por corrosión intergranular.
Formas específicas de corrosión
Descincado
Corrosión característica de las aleaciones cinc, cobre (latón). El
resultado es una pérdida de Cinc, dejando una cubierta de cobre
porosa. El ataque es posiblemente debido a celdas galvánicas
submicroscópicas. Esta corrosión de puede presentar de dos
formas:

De tipo intrusión, donde las películas protectoras pasivas son

retiradas, produciendo pequeñas porciones de superficie que son
atacadas, introduciendo la corrosión en el metal.
De ataque, que se refiere a una corrosión uniforme, no
localizada.
 CORROSIÓN POR DEALEADO EN UNA
ALEACIÓN Cu-Zn (LATÓN)

Hay que usar aleaciones que sean menos susceptibles al ataque, como
los latones rojos (15-20% Zn), que prácticamente son inmunes al
descincado.
La adición de pequeños porcentajes de Sn, As, Sb, y P mejoran la
resistencia de los latones amarillos al descincado. Los elementos
añadidos forman una capa protectora que inhibe la deposición del
cobre. En las zonas críticas, o en general si el medio es muy agresivo
se pueden utilizar los cuproníqueles o el monel, materiales que no son
susceptibles a este tipo de corrosión.
Formas específicas de corrosión
Corrosión-erosión.
Se refiere a la combinación de erosión mecánica, con alguna
forma de corrosión. Ataque químico y abrasión mecánica. Surcos
o marcas.
Generalmente la erosión es capaz de eliminar las capas
protectoras para dejar superficies limpias para la corrosión.
Los principales causantes de la erosión, son los flujos
turbulentos, especialmente aquellos que tienen sólidos en
suspensión. Por otro lado, la turbulencia se debe a las altas
velocidades de flujo, los cambios de diámetro y los accesorios de
las tuberías.
Corrosión erosión
• Aumenta la velocidad de corrosión debido al movimiento
relativo de un fluido corrosivo sobre la superficie metálica.
• Debemos evitar turbulencias localizadas y altas velocidades de
flujo.
Erosión en rotor
Corrosión bajo tensión.
Se refiere a la combinación de esfuerzos estáticos y superficiales
de tensión, con medios corrosivos.
Las fallas usualmente comienzan por corrosión formando zonas
anódicas en la superficie de los metales. Estas zonas pueden ser
límites intergranulares o planos donde encontramos átomos
diferentes más activos que el metal base.
Los esfuerzos superficiales de tensión aumentan en las zonas
corroídas (disminución de área, con cargas constantes),
produciendo mayores deformaciones que impiden la formación de
películas protectoras estables, continuando la corrosión. Es
posible, que en la medida que las grietas producidas se
incrementan, exista corrosión acelerada por celdas de
concentración. Finalmente, se produce la fractura violentamente.
 Corrosión bajo tensiones

Este tipo de corrosión es de característica intergranular, a pesar

de que puedan presentarse también en forma transgranular.
Corrosión localizada

Corrosión bajo tensiónCorrosión

tensión(SCC) Stress
(CorrosionCorrosionCracking)
Prevenir fallas
-Disminuir el esfuerzo. O por recocido de eliminación
de tensiones residuales antes de poner en servicio la
pieza.

-Eliminar la especie química que ocasiona la corrosión

por tensión.

-Cambiar la aleación.

-Uso de inhibidores.
 Corrosión con fatiga
Se debe a la acción de medios corrosivos combinados con
cargas variables y fluctuantes.
Al igual que la corrosión bajo tensión, la corrosión produce el
inicio que desencadena en el aumento de los esfuerzos, y
finalmente la falla por fatiga.
La fractura final es, al igual que en la corrosión bajo tensión,
originada en forma intergranular, pero su trayectoria final es
transgranular.
Picadura
La grieta que conduce a la falla del material por corrosión por
fatiga comienza en una picadura, la cual aparece por el proceso
corrosivo (cloruros, etc.)
Rotura de una película en la superficie del material
La capa de óxido parece ser un buen obstáculo al paso de las
dislocaciones; y esto “disminuye” en alguna forma el proceso de
fatiga. Sin embargo, al estar el material en una solución química,
se disuelve esta capa de óxido.
BIO-CORROSIÓN EN TUBO DE ACERO AL
CARBONO
Métodos anticorrosivos

Selección del metal

La elección del metal puede resultar en costos iniciales mayores,
pero menores costos de mantención, puesto que los materiales o
aleaciones con mayor resistencia a la corrosión, usualmente
tienen precios mayores.
Por otro lado, la resistencia específica a la corrosión, en ciertos
ambientes, es difícil de vislumbrar, para tal efecto, se requieren
referencias que podemos encontrar en bibliografía.
Métodos anticorrosivos
Recubrimientos orgánicos
Son películas orgánicas (pinturas, resinas, grasa, placas
adhesivas plásticas) utilizadas para recubrir el metal, evitando el
contacto con el medio. Se deben ocupar a temperaturas bajas,
puesto que los componentes orgánicos son sensibles a la
descomposición.

Recubrimientos inorgánicos
Se refieren a cubiertas de tipo inorgánicas como las cerámicas,
que impiden el contacto del metal con el medio. En general son
materiales duros, frágiles y poco resistentes a las diferencias de
temperaturas. Resisten de manera excepcional a las altas
temperatura
Métodos anticorrosivos

Recubrimientos metálicos
Son películas metálicas distintas del metal base, que generan
capas pasivas o activas. Generalmente estas se consiguen
mediante electrólisis, baños por inmersión en caliente, o rociado
térmico.
En algunos casos, cuado el recubrimiento es anódico, el metal
básico se protege, en tanto queda recubrimiento. Si se produjera
alguna imperfección en el ánodo, esta carece de importancia,
pues la razón entre áreas anódicas y catódicas, no favorece la
corrosión. Es el caso del acero galvanizado (acero recubierto con
Zinc).
Métodos anticorrosivos
Inhibidores
Son productos químicos que se añaden a los medios corrosivos,
volviéndolos inertes, o que producen pasivación al ponerse en
contacto con la superficie del metal. La concentración de
inhibidores debe ser suficiente como para que no produzca
superficies no pasivadas, generando áreas anódicas pequeñas.
Otros inhibidores retrasan las reacciones anódicas o catódicas
(caso del fosfato de sodio para proteger el acero del agua), como
así también existen aquellos que depositan películas aceitosas
sobre las superficies del metal (agua verde).
Métodos anticorrosivos
Tratamientos superficiales especiales
Se utilizan para evitar la corrosión bajo tensión, aliviándolos
mediante tratamientos como el trabajado en frío, o las
operaciones de nitruración. La desventaja es que se producen
esfuerzos residuales que deben vencerse antes de producir
corrosión.
Métodos anticorrosivos
Protección catódica
Es un método de protección del metal que le entrega corriente
eléctrica a este, de modo tal que el metal base no se corroe. La
corriente entregada al metal, puede provenir de una celda
galvánica, en el caso de instalar ánodos de sacrificio en el metal
base. Este es el caso de las carcasa de buques, donde se
instalan ánodos de Zinc, para proteger la corrosión del acero por
los tornillos de latón.
 Protección catódica

• La protección catódica implica convertir en cátodo el metal a proteger, mediante el

suministro de electrones por una fuente exterior. De este modo se invierte el
sentido de la reacción anterior, es decir, se convierte en una reducción.

• Una técnica de protección catódica consiste en construir un par galvánico: el metal

a proteger se conecta eléctricamente con un metal más activo en un ambiente
particular. El metal más activo del par experimenta corrosión y suministra
electrones, que protegen al otro metal de la corrosión. El metal oxidado se suele
denominar ánodo de sacrificio. El magnesio y el zinc, situados en el extremo
anódico de la serie galvánico, se utilizan corrientemente como ánodos de sacrificio.

• El proceso de galvanización consiste en depositar una capa de zinc en la superficie

del acero por inmersión en caliente. En la atmósfera y en la mayoría de los
ambientes húmedos, el zinc es anódico y protege catódicamente al acero de la
corrosión si hay alguna discontinuidad en la superficie. La velocidad de corrosión
del zinc será muy lenta porque la relación de las áreas de las superficies
anódica/catódica es muy elevada.

• La protección catódica es de gran utilidad en la protección de calentadores de

agua, de depósitos y tuberías enterrados y de instalaciones marinas.
Métodos anticorrosivos
Otra técnica de protección catódica consiste en aplicar una
corriente de electrones mediante una fuente exterior de corriente
continua, como está representado para un depósito enterrado. El
terminal negativo de la fuente se conecta a la estructura a proteger
y el otro terminal (el positivo) a un ánodo inerte enterrado en el
suelo. La elevada conductividad del material de relleno origina
buen contacto eléctrico entre el ánodo y la tierra. Se completa el
circuito eléctrico porque existe circulación de corriente entre el
cátodo y el ánodo a través del suelo.
DEGRADACIÓN DE POLÍMEROS

Los materiales poliméricos también experimentan deterioro

mediante interacciones con el ambiente.

Sin embargo, para referirse a estas interacciones no deseadas,

se utiliza el término degradación en vez de corrosión ya que los
procesos son distintos.

La degradación polimérica es fisicoquímica (implica fenómenos

físicos y químicos), mientras que las reacciones de la corrosión
metálica suelen ser electroquímicas.
DEGRADACIÓN DE POLÍMEROS

1 HINCHAMIENTO Y DISOLUCIÓN

Los polímeros expuestos a líquidos se degradan principalmente

por hinchamiento y por disolución.

En el hinchamiento, el líquido o soluto difunde en el polímero y se

absorbe dentro de él; las pequeñas moléculas de soluto ocupan
posiciones entre las macromoléculas del polímero, que logran
separar, dilatando o hinchando la muestra.

Además, este incremento en la separación de las cadenas resulta

en una reducción de las fuerzas de enlace intermoleculares
secundarias; como consecuencia de esto, el material se hace
más blando y más dúctil.
DEGRADACIÓN DE POLÍMEROS
2 ROTURA DEL ENLACE
Los polímeros también se degradan por el proceso denominado
escisión: la rotura de los enlaces de las cadenas moleculares. Esto
origina una separación de los segmentos de las cadenas en el punto
de la escisión y una disminución del peso molecular.

EFECTOS DE LA RADIACIÓN: Algunos tipos de radiación poseen

suficiente energía para penetrar e interaccionar con los átomos de los
componentes

EFECTO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS: El oxígeno, el ozono y

otras substancias pueden, por reacción química, originar o acelerar la
escisión.

EFECTOS TÉRMICOS
La degradación térmica consiste en la escisión de cadenas
moleculares a elevadas temperaturas. Una consecuencia de esto es
que algunos polímeros experimentan reacciones químicas que
producen especies gaseosas.
DEGRADACIÓN DE POLÍMEROS

3 DEGRADACIÓN POR EXPOSICIÓN A LA INTEMPERIE

La mayoría de los materiales poliméricos en servicio están

expuestos al exterior. El deterioro resultante se denomina
degradación por exposición a la intemperie, que a menudo
resulta ser una combinación de varios procesos distintos.

En estas condiciones el deterioro es principalmente consecuencia

de la oxidación iniciada por la radiación ultravioleta del sol.