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Tema 9: Corrosión Galvánica
La corrosión Galvánica ocurre cuando dos metales con diferentes potenciales electroquímicos o con diferentes tendencias a corroerse están en contacto metal-metal en un medio electrolítico corrosivo. Los tres componentes esenciales son: → Materiales que poseen diferente potencial superficial. → Un electrolito común. → Un conductor eléctrico común. La fuerza impulsora de la corrosión es la diferencia de potencial desarrollada entre los distintos metales. El incremento de la velocidad de corrosión, como resultado de la unión galvánica, puede ser afectado por los siguientes factores: → La diferencia de potenciales entre los metales o aleaciones → La naturaleza del medio → El comportamiento a la polarización de los metales o aleaciones → La relación geométrica de los componentes metálicos o aleaciones.
La serie galvánica es útil para predecir el comportamiento galvánico entre dos metales. En algunos casos, su separación en la serie da una indicio del probable efecto corrosivo.
• La serie electroquímica es una serie cuantitativa absoluta, utilizada en cálculos precisos; la serie galvánica es una serie cualitativa relativa que registra un orden experimental de actividad de los metales • La serie electroquímica registra datos sólo para metales puros; mientras que la serie galvánica contiene datos de metales y aleaciones, lo cual es una considerable ventaja práctica • La serie electroquímica es medida bajo condiciones estándar y es independiente de otras especies en el medio; la serie galvánica es medida bajo condiciones arbitrarias de temperatura, presión y electrolito.
Teoría del potencial mixto
La figura muestra la unión galvánica del acero al
carbono con un latón de almirantazgo en agua común. La Vcorr de la unión, lo determina la curva anódica del acero (metal activo) y la curva catódica del latón (metal noble). El acero al carbono se corroe con una velocidad icorr. Estas curvas dan información sobre el comportamiento del par/medio al inicio del proceso. Sin embargo, conforme progresa el proceso corrosivo, hay muchas variables que pueden influir en las curvas de polarización de los metales que forman la unión. Así, la Vcorr de la una unión galvánica puede cambiar con el tiempo.
Efecto de los productos de corrosión
Los productos de corrosión pueden
acumularse en el ánodo o en el cátodo o en ambos reduciendo la Vcorr. La figura muestra cómo la Vcorr del metal activo puede cambiar con el tiempo. Por ello, es necesario conocer las características de polarización (con el tiempo) antes de predecir la extensión de la corrosión galvánica para un par dado. Ejemplo, el aluminio (usado como ánodo de sacrificio para la protección del acero) en agua de mar muestra su efectividad debido a la presencia de cloruros que destruye la posible capa pasiva que podría formarse. Esto no ocurre en agua dulce, donde su pasivación no permite una buena protección del acero. En ambos casos se produjo la unión galvánica Fe – Al, pero los productos de corrosión determinan el comportamiento de la unión galvánica.
Efecto de la relación de áreas
Una relación de área desfavorable consiste de un gran cátodo y un pequeño ánodo, por lo que la unión estaría bajo control catódico. Para un I= cte en la celda, la densidad de corriente (i) es mucho mayor en el electrodo pequeño que en el grande. ÁREA ANÓDICA MAYOR A ÁREA CATÓDICA PARA DESPOLARIZAR
Efecto de la distancia
La corrosión por efectos galvánicos es mayor cerca de la unión galvánica. El ataque disminuye conforme incrementa la distancia desde este punto. En la figura la corrosión es más severa alrededor de la periferia de las cabezas de los pernos de acero recubiertos con cadmio, conforme nos alejamos de esta zona la corrosión en la plancha de aluminio disminuye. El efecto de la distancia dependerá de la conductividad de la solución; en medios de alta resistencia, como es el caso del agua completamente pura, el ataque es bastante localizado; caso contrario sucede cuando el medio presenta alta conductividad.
Efecto de iones disueltos
Los intercambiadores de calor se pueden fabricar de diferentes aleaciones, por ejemplo, acero al carbono y latón Almirantazgo. En ciertos casos la corrosión galvánica puede ocurrir aun cuando dos aleaciones diferentes no estén en contacto físico. La corrosión galvánica puede ser causada por la presencia de cationes metálicos en el agua. Si los inhibidores de la corrosión de cobre no se inyectan en el agua de refrigeración, el cobre puede corroerse en agua en presencia de oxígeno disuelto a [Cu2+] y luego depositarse en la superficie de acero al carbono. Como resultado, se produce una severa corrosión por picadura debajo de los depósitos de cobre.
Prevención de la corrosión galvánica
Selección de materiales: Evitar la unión de aleaciones que se encuentran ampliamente separados en la serie galvánica. Con la finalidad de reducir la separación en las series galvánicas, se pueden usar los recubrimientos metálicos.
Control del medio: Reducir o eliminar los efectos de la corrosión galvánica entre aleaciones ampliamente distintas, mediante el uso de inhibidores. Por ejemplo, la eliminación de despolarizadores catódicos (eliminación de oxígeno del agua mediante captadores tales como sulfito de sodio o hidracina).
Recubrimientos como barrera de protección: Recubrimientos orgánicos, pueden aislar de manera efectiva a los metales del medio. Sin embargo, es muy peligroso recubrir sólo el componente anódico de la unión, debido a que cualquier imperfección o resquicio del recubrimiento, generaría una reducción del área anódica con un ataque severamente acelerado.
Aislamiento eléctrico: La unión entre metales disímiles puede ser aislada para romper la continuidad eléctrica. El uso de inserciones no metálicas en la unión entre los materiales proporcionará suficiente resistencia eléctrica para eliminar la corrosión galvánica.
Protección catódicas: Metales de sacrificio, como el magnesio o zinc, pueden ser introducidos dentro del montaje galvánico. El miembro más activo se corroerá mientras proporciona protección catódica a los otros miembros del ensamblaje galvánico (Por ejemplo, ánodos de zinc en las cajas de agua de hierro fundido, de los intercambiadores de calor de aleaciones de cobre).
Diseño: Las relaciones de áreas desfavorables deberían ser evitadas. Deberían ser usadas combinaciones de metales donde el área superficial del metal más activo sea relativamente grande. Los remaches, pernos u otros tipos de unión deberían ser de un metal más noble que el material a ser remachado. De manera similar debe ocurrir en un proceso de soldadura.
