Galvanizado

GALVANIZADO.

EL PROCESO DE CORROSIÓN.

La corrosión del acero constituye un proceso termodinámicamente espontáneo, porque en la naturaleza el hierro se encuentra en forma de mineral constituido principalmente por óxidos. Hematita (Fe203) y Magnetita (Fe2O4).

La siderurgia transforma este mineral en arrabio y luego lo refina y alea con carbono para producir el acero, con un consumo enorme de energía. Desde el punto de vista termodinámico, esta misma energía consumida en la producción del acero constituye la fuerza motriz para la corrosión, porque el hierro tenderá a volver a su estado de mínima energía.

La cantidad de energía requerida para alcanzar el estado metálico varía de un metal a otro; es muy alta para metales como el zinc, el magnesio, el aluminio y el hierro y muy baja para el platino y el oro.

La corrosión es un fenómeno de naturaleza electroquímica: es decir, la corrosión del metal involucra reacciones químicas y flujo de electrones. El proceso se conoce como corrosión galvánica. La Figura 1 muestra los componentes de una celda galvánica, que al igual que una batería, consiste de dos electrodos metálicos deferentes inmersos en un electrolito. Cuando los electrodos se ponen en contacto se genera una corriente eléctrica (flujo de electrones). En una celda galvánica hay cuatro elementos necesarios para que ocurra la corrosión:

• Ánodo: Es el electrodo donde las reacciones anódicas o de oxidación generan electrones como consecuencia del paso del metal en forma de iones, al electrolito. La corrosión ocurre en el ánodo.

• Cátodo: Este es el electrodo donde ocurren las reacciones de reducción, o reacciones catódicas, que consumen electrones porque se combinan con determinados iones presentes en el electrolito. Este electrodo no se corroe.

• Electrolito: Es el medio conductor a través del cual se transportan las especies iónicas generadas en las reacciones de oxidación-reducción.

• Contacto eléctrico: es el medio de retorno de la corriente generada por el flujo de electrones.

Estos cuatro elementos constituyen la base de la corrosión y de la prevención de la corrosión

Según la tendencia del metal a volver a su estado natural, es posible construir la Tabla 1 que presenta los metales en orden creciente de su fuerza electromotriz. De acuerdo con su posición relativa en la tabla, un metal en la posición inferior se corroerá preferencialmente con respecto a otro en una posición más alta, siempre y cuando estén en presencia de un electrolito.

Tabla 1 Fuerza electromotriz

Metales electronegativos, catódicos o más nobles

Platino

Oro

Plata

Cobre

Níquel

Hierro

Cadmio

Aluminio

Zinc

Magnesio

Metales electronegativos, anódicos o menos nobles

CORROSION DEL ACERO.

La figura 2 muestra la micro-estructura de un acero de bajo carbono vista al microscopio óptico. El proceso de corrosión ocurre debido a la diferencia de potencial que existe entre diversas zonas en la superficie, como consecuencia de variaciones en su composición, presencia de impurezas, esfuerzos internos no uniformes o un ambiente circundante no uniforme.

El medio ambiente puede ser una atmósfera húmeda, agua, químicos, el suelo, todos pueden actuar como electrolitos para la formación de millones de micro celdas galvánicas para la corrosión. El metal bajo la superficie conecta eléctricamente los electrodos.

Fig. 2 (a) Micro estructura de un acero de bajo carbono vista al microscopio óptico,

(b) Proceso de corrosión que ocurre en la superficie del acero

A medida que la corrosión ocurre en las zonas anódicas, nuevo material, de diferente composición y estructura, queda expuesto a la superficie, lo que genera cambios en el electro potencial y hace que ánodos y cátodos intercambien roles. Este proceso que ocurre a escala microscópica puede continuar hasta que todo el acero es destruido por la corrosión.

CONTROL DE LA CORROSIÓN,

Como la corrosión ocurre en la superficie del metal en contacto con un electrolito, cualquier medio que retarde estas reacciones permitirá controlar el proceso. Dependiendo del medio utilizado el control puede ser por pasivación, inhibición o protección.

En el primer caso, se utilizan aleaciones que formen una película de productos de corrosión adherentes y compactos que aíslan la superficie del metal: los aceros inoxidables son un ejemplo.

En el control por inhibición se agregan químicos, cuidadosamente dosificados al electrolito para polarizar uno de los electrodos ce la pila de corrosión y detener o al menos disminuir la velocidad de corrosión.

En el caso de la protección, ésta puede ser por barrera, donde se busca aislar la superficie metálica del medio corrosivo utilizando recubrimientos metálicos o revestimientos orgánicos como pinturas. La protección también puede ser de tipo galvánica, llamada protección catódica, en cuyo caso se establece una celda galvánica intencional, mediante la aplicación de un metal que sea anódico respecto al acero y se comporte como metal de sacrificio, corroyéndose preferencialmente. En la serie galvánica mostrada en la Tabla 1, el Zinc y el Magnesio son anódicos respecto al acero. De estos elementos, el zinc es el más utilizado.

Para recubrir una pieza de acero con zinc se utilizan dos procesos diferentes:

A) GALVANIZACIÓN EN CALIENTE.

B) GALVANIZACION EN FRÍO O ELECTROLÍTICA.

GALVANIZACIÓN EN CALIENTE.

El galvanizado en caliente como proceso industrial para la protección del acero contra la corrosión se remonta a más de 150 anos, cuando en los años 1936 y 1937 aparecen las primeras patentes del proceso en Francia e Inglaterra, respectivamente Para 1850 en Inglaterra se utilizaba un promedio de 10 000 toneladas de zinc anualmente para galvanizar el acero. Desde entonces el proceso ha demostrado ser rentable y efectivo para la protección del acero al carbono en miles de aplicaciones usadas en la industria química, del petróleo, papel, trasporte, automotriz, ele. etc.

El zinc funde a 418 ⁰C. y para galvanizar el acero este se sumerge en un baño de zinc metálico fundido que se encuentra a 445-450 ⁰C A esta temperatura el acero y el zinc muestran gran afinidad y, por difusión, forman aleaciones Fe-Zn El producto final es un acero protegido por un revestimiento de zinc.

El proceso puede ser continuo o por lotes, pero en ambos casos el principio es el mismo: En primer lugar se realiza un pre tratamiento de la superficie

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