Corrosion en Ceramicos y Vidrios

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CORROSION EN CERAMICOS Y VIDRIOS

Los proces

Los procesos de corrosos de corrosión ión en cerámien cerámicos no están tan cos no están tan claramclaramente ente definidefinidos como dos como en el caso deen el caso deloslos metales.metales. En laEn la literatraliteratralala informacióninformación so!re corrosión

so!re corrosión dedecerámicos" se presentacerámicos" se presenta en t#rminos pocoen t#rminos poco precisos precisos talestales comocomo corrosióncorrosión por por disolción" de$radación" des$aste"disolción" de$radación" des$aste" etc. El

etc. El estdioestdio dede teor%asteor%as && t#cnicast#cnicas de lade lacorrosióncorrosión dede metales"metales" sinsin especificarespecificar nn metalmetal enen partic particlar"lar" no pede"no pede" por el momento" por el momento" reali'arse para el caso de los cerámicos. La inmensa (ariedad de cerámicos"

reali'arse para el caso de los cerámicos. La inmensa (ariedad de cerámicos" ssss di(ersas estrctras &di(ersas estrctras & estados de compactación"estados de compactación" & la $ran& la $ran canti

cantidad dad de sos & am!de sos & am!ientesientes a$r a$r esi(esi(os"os" )ace m& dif%cil pensar en *e se)ace m& dif%cil pensar en *e se pe peda da consconstrir trir na teor%a $enerna teor%a $enerali'aali'adora dora so!re la cso!re la corrosiónorrosión dede cerámicos.

cerámicos. EnEn este caso este caso se cae se cae ine(ita!lemente ine(ita!lemente enen la la descripción descripción espec%fica espec%fica de cadade cada material.material. +. n

+. n cerámicocerámico conconcaracter%sticas ácidascaracter%sticas ácidas tiende a sertiende a seratacadoatacado por n por n medio de carámedio de caráctercter !ásico !ásico ,por,por e-emploe-emplo loslos cerámicoscerámicos aa !ase

!ase de SiOde SiO__" *e es ácido" son" *e es ácido" son atacadosatacados por so por solcioneslciones de NaO/0. Lode NaO/0. Lo mismo se aplicamismo se aplica a laa lain(ersa"in(ersa" nn cerámico !ásicocerámico !ásico

,M$O0

,M$O0 eessatacadoatacadoenencontactocontacto conconmediosmedios ácidos1ácidos1 . la

. la presión presión dede (apor(apor dede materiales co(alentes es" materiales co(alentes es" $eneralmente" $eneralmente" más altamás alta *e la de*e la de materialesmaterialesiónicos &" por lo tanto" iónicos &" por lo tanto" dic)os materialesdic)os materiales tienden a e(aporarse

tienden a e(aporarse ooa s!limar más rápidamente1a s!limar másrápidamente1

2.

2.los materiales iónicoslos materiales iónicos tienden a ser sol!lestienden aser sol!les enensol(entes polares"sol(entes polares"en tanto *een tanto *e loslos matemateriales co(alentesriales co(alentes lo son enlo son en sol(entessol(entesnono polares1

polares1 3. la

3. lasol!ilidadsol!ilidad dedesólidossólidosenenl%*idosl%*idos amenta al amentar la temperatra.amenta al amentar la temperatra.

En

En$eneral se cree$eneral se cree *e*e los cerámicos refractarioslos cerámicos refractarios &&estrctralesestrctralessonson inertesinertes oo resistentesresistentesa laa lacorrosióncorrosión enencomparacióncomparación concon loslos metales.

metales. EstoEsto es" relati(amentees" relati(amente cierto acierto atemperatratemperatra amam !iente !ienteo ao atemperatrastemperatras por porde!a-ode!a-odedeloslos+445C en am!ientes secos.+445C enam!ientes secos. Cando

Cando lalatemperatratemperatra amenta la de$radaciónamenta la de$radación dedelos mismos comien'alos mismos comien'a aa acelerarseacelerarse rápidamente.rápidamente. La

Lade$radaciónde$radación dede estos cerámicosestos cerámicos por por corrosión escorrosión es nnmecanismo comple-omecanismo comple-o *e in(olcra*e in(olcra s disolción" penetración & difsións disolción" penetración & difsión

de

desstancias a$resi(assstancias a$resi(as aa tra(#stra(#s dede !ordes !ordesdede$rano$ranoo delo delsenoseno deldelmaterial.material.6am!i#n peden6am!i#n peden presen presentar corrosión !a-o tensitar corrosión !a-o tensiones.ones.

6odos

6odos estosestos pr pr ocesosocesosin(olcran reaccionesin(olcran reaccionesdedeo7idorredcción incl&endo fenómenoso7idorredcción incl&endo fenómenos dedea!sorcióa!sorción" n" desorcióndesorción&& transporte detransporte de masa.

masa.6odo6odo esto )ace imprescindi!le *eesto )ace imprescindi!le *e se cente conse cente con nanadefinición e7)astidefinición e7)asti(a del material !a-o estdio. Esto incl&e s(a del material !a-o estdio. Esto incl&e s microestrctra

microestrctra & ss caracter& ss caracter%sticas spe%sticas sperficialesrficiales.. EnEn esteeste pnto pnto)a&)a& *e*eresaltarresaltar*e*e los cerámicos refractarioslos cerámicos refractarios &&los estrctraleslos estrctrales ped

pedenen tenertener$randes diferencias entre s%. 8oseen diferentes te7tras ,distri!ciones$randes diferencias entre s%. 8oseen diferentes te7tras ,distri!ciones espaciales de lasespaciales de lasdiferendiferentes fasestes fases present presentes0 cones0 con tama9os *e (an desde 4"44+ a

tama9os *e (an desde 4"44+ a +4 mm.+4 mm. Los cerámicos Los cerámicos refractarefractariosrios son" enson" enrealidad" sólidosrealidad" sólidosmlticomponentesmlticomponentes concondiferentes $radosdiferentes $rados

de

de pre'a & pre'a & concon(ariados(ariados$rados de$rados decristalinidadcristalinidad,en,en al$nos casos al$nos casos conticontienen enen )asta fases am)asta fases amorfas0. orfas0. 8eden8eden tenertenertam!i#ntam!i#nnana(asta(asta distri!ción

distri!ción dedetama9ostama9osdede$rano ,desde$rano ,desde 4"44+ a +4 mm04"44+ a +4 mm0 con morfolo$%as m&con morfolo$%as m& dis%midis%miles ,esf#ricos" planos" alar$ados0" al$nos conles ,esf#ricos" planos" alar$ados0" al$nos con m& alta anisotrop

m& alta anisotrop%a" %a" lo *e los )lo *e los )aceace posee poseedor dor eses de nade na porosidad porosidad a!iertaa!iertaenenoposiciónoposiciónaa los cerálos cerámicos estrctrales micos estrctrales los callos caleses tienen $ranos

tienen $ranosmás pe*e9os"más pe*e9os" lo *elo *e los )alos )ace más pros ce más pros && densos.densos. La

La porosidad porosidad eses nn parámet parámetroro m& importantem& importante para para lalate7tra finalte7tra finaldeldel cerámico. 8aracerámico. 8aralalama&or%ama&or%a de losde los cerámicoscerámicos estrctrales"

estrctrales" lala porosid porosidadad es : ;"es : ;" mientrasmientras*e para los refractarios (a*e para los refractarios (a del +; al <4=>4;del +; al <4=>4; dependiendodependiendo del so.del so. LaLa porosidad

porosidad es consecenciaes consecencia deldel proceso proceso *e se*e setili'atili'aen sen s fa!ricación ,condicionesfa!ricación ,condiciones dedesinteri'aciónsinteri'ación & tama9o de par & tama9o de par t%clast%clas tili'adas0.

tili'adas0. 8ara los8ara loscerámicos estrctralescerámicos estrctrales se tili'anse tili'an part%c part%claslas m&m&finasfinas pes se pes sere*ieren materiales densosre*ieren materiales densos para para optimi'ar

optimi'arlas propiedades mecánicas.las propiedades mecánicas. 8ara los cerá8ara los cerámicos refractariosmicos refractarioslo *elo *ese !sca esse !sca es !ena !enaresistenciaresistencia al c)o*e t#rmico &al c)o*e t#rmico & al

al cam!iocam!iodede(olmen.(olmen. 8ara8ara am!as clasesam!as clases dedecerámicos se re*ierecerámicos se re*iere !ena !enaresistenciaresistencia a la corrosión.a la corrosión.

El estdio de la corrosión de este tipo de

El estdio de la corrosión de este tipo de cerámicos comple-oscerámicos comple-os teniendo en centa el amentoteniendo en centa el amento e7ponenciale7ponencial de lade la

reacti(idad

reacti(idad de losde los sólidossólidos con la temperatra" es imposi!le" por el momento" acon la temperatra" es imposi!le" por el momento" a tra(#stra(#sde nade nateor%ateor%a$eneral.$eneral.

Los principales pro!lemas

Los principales pro!lemas dedecorrosióncorrosión de losde loscerámicoscerámicos se presentan en lo *e se conoce comose presentan en lo *e se conoce como ata*eata*e por porl%*idos"l%*idos" especialmente

especialmenteaatemperatras ele(adastemperatras ele(adascomo porcomo por e-emploe-emplo en losen los)ornos cerámicos)ornos cerámicosdede la fa!ricaciónla fa!ricación de (idrios.de (idrios. En canto al ata*e por

En canto al ata*e por solciones acosas"solciones acosas" es de $ranes de $ran a&daa&da para paracomprenderlacomprenderla el soel so En la fndición de

En la fndición de metales"metales" el so deel so de cerámicoscerámicos es de $ranes de $ran importancia. importancia. Las Las indstriasindstrias deldelaceroacero & de& de los metaleslos metales nono ferrososferrosos consmen" apro7imadamente"

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CORROSION DE CERAMICOS CRIS6ALINOS

Los ó7idos tales como la s%lice ,SiO_0 & la al?mina ,Al_O₂0 no presentan pro!lemas deo7idación porestar &a o7idados. La principal limitación deestos compestos como materialesdeconstrcción para altas temperatras" estáenss altos

coeficientes de e7pansión" lo *e los )ace pocoresistentes a$randes cam!ios de temperatra.

Laresistencia a la o7idaciónde los nitrros no es ele(ada" pero pedeele(arse de!ido ala formación decapasdeó7ido protectores deal$nosdess componentes@ elnitrro de silicio" de!ido a laformación de na pel%cla sperficialde s%lice"

soporta temperatras de )asta +.<445C sin de$radarse.

El car!ro de silicio es el ?nico car!ro *e pede sersado )asta temperatras de +.2445C

A +.445C sin de$radarse. Los demás car!ros presentan !a-a resistencia a la o7idación. Los !orros presentan na !enaresistencia a la o7idación.

Los siliciros tienen na !ena resistencia a lao7idación" especialmenteeldisiliciro de moli!deno ,MoSi_0 *e pedesarse

como elemento calefactorenaire )asta +.B445C.

El car'ono es atacado atemperatra am!iente porlos ácidos clor)%drico" n%trico o slf?rico ,pero como todos los compestos

de s%lice" es atacado por elácido flor)%drico0" pero esatacado" an*e lentamente" por solciones alcalinas. A temperatras ele(adas elcar'o esatacado porsolcionesde NaO/" O/" Na_CO₂" silicatos desodio & solciones de !óra7.

Los car!ros & nitrros de metalesdetransición son *%micamente esta!les a temperatra am!iente pero mestran al$?n

ata*e ensolciones concentradas de ácido.

CORROSION DE VIDRIOS

Los materiales (idrios se corroen" principalmente" por la acción de medios acosos. En $eneral los (idrios con alto contenido de s%lice" as% como los !asados en alminosilicatos o !orosilicatos" mestran e7celente resistencia a la corrosión a na (ariedad de medios corrosi(os

En solciones acidas el ata*e de los (idrios más sscepti!les se prodce por intercam!io de los metales del (idrio con los protones del medio corrosi(o.

Los (idriosson m& frá$iles. 8or n $olpe" el (idrio se rompe. Este procesode rptra comien'acon la apariciónde fisras *e se propa$an a (elocidades cercanas a las del sonido. 8ero tam!i#n es frecente en al$nos (idrios fisrarse en forma lenta. Si el material está sometido a tensiones de tracción" & si )a& n medio corrosi(o adecado" lafisración se acelera.El fenómeno es conocido como corrosión !a-o tensión" & el medio corrosi(omás com?n es el a$a.

Los (idrios son sscepti!les" al i$al *e los metales" a la corrosión !a-o tensión. no de los mecanismos propesto para la fisración es a tra(#s de la rptra del enlace Si=O en el (idrio. En n am!iente seco" esta rptra re*iere na

ener$%a ,nafer'a0 considera!le. Encam!io"en presencia dea$a" este esfer'o dismin&e ,dismin&e laener$%anecesaria romper el enlace Si=O0 de!ido a la reacción *%mica de la s%lice con el a$a"*e tam!i#n prodce larptra de niones.

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8REVENCION DE LA CORROSION

8ara minimi'arla corrosióndelos cerámicos es necesario@

 seleccionar nmaterial adecado para el so re*erido"  reali'ar mantenimiento de las pie'as periódicamente"

 reali'ar controles para (erificar*ela de$radación est#dentro de los (alores tolera!les.

Laselección del material adecado incl&e laselección de s porosidad & s te7tra *e pede ser me-orada deacerdo alos re*erimientos. Los cerámicos estrctrales re*ieren menor porosidad*e los refractarios.

8ero" no sóloel porcenta-e de la porosidad es importante sino tam!i#n ladistri!ción del tama9o de los poros para

minimi'ar la penetración & disolción de loscerámicos. Esto se lo$ra modificando los parámetros de los procesos defa!ricación como la pre'a delmaterialdel cal se parte para formar loscerámicos.

6am!i#n se pede modificar lacomposición del l%*ido o medio a$resi(o parare$lar lascaracter%sticasdecorrosi(idad & mo-a!ilidad de los mismos.

8or ?ltimo" se pede c!rir la sperficie de los cerámicos conrec!rimientos de sacrificio o con (itrificadores *e impiden la penetración del medio a$resi(o & la posterior de$radacióndel cerámico.

8ara minimi'ar la disolción *%mica de la matri' cerámica se pedemodificar s com posición amentando la pre'a *%mica de losmateriales *e la forman & as% disminir lacorrosión de!ida a las impre'as se$re$adas.

8ara redcir lao7idaciónde los cerámicos se tili'an a$re$ados deantio7idantes a lame'cla inicial *e resltan e7itosos en mc)os casos ,car!ono$rafito0. 6am!i#n se san rec!rimientos*e impidenla o7idación dela sperficie del cerámico" a la (e' de impedir la penetraciónde las sstancias corrosi(as.

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CORROSION EN MATERIALES NO METÁLICOS

INTRODUCCIÓN

Las características corrosivas de ciertos productos y medios constituyen un riesgo

para los bienes materiales y las personas. Desde la perspectiva industrial, la

corrosión de los materiales es una causa de accidentes frecuentes y por tanto es

de interés conocer los fenómenos y formas de prevención de éstos así como evitar

reducciones en la vida de equipos y estructuras.

DEFINICIÓN Y CONCEPTOS GENERALES

En su más amplio sentido, corrosión es un ataque que experimentan los metales,

por la acción del medio en que se utilian !atmósfera, terrenos, agua, etc.",

verificándose en el proceso reacciones químicas o electroquímicas.

#e considera ácido a aquella sustancia capa de liberar un ion $idrógeno !%&",

también conocido como protón, y base es aquella sustancia que lo acepta en su

estructura química.

Existe una escala que está limitada entre los valores de ', como máximo de

acide, y (), como mínimo de basicidad, denominada p%.

La corrosión tiene lugar porque $ay una diferencia de potencial entre ob*etos que

se conectan eléctricamente y la consecuente pérdida de iones del metal en el

ánodo dan como resultado la corrosión.

En el proceso deben darse cuatro elementos esenciales. +odos deben estar

presentes para que la corrosión tenga lugar.

Estos elementos son

-

n electrolito que es un conductor no metálico en el que la corriente es

transportada por el movimiento de iones

-

n ánodo

-

n cátodo

-

na conexión entre ánodo y cátodo.

PRODUCTOS CORROSIVOS

/ Ácidos

#on los de mayor importancia. #e agrupan en tres tipos dependiendo de su

actividad corrosiva

0cidos fuertes. 1onian rápidamente.

0cidos débiles. 2o ionian rápidamente.

0cidos oxidantes. 1onia rápidamente y posee la cualidad de acelerar el

proceso de corrosión participando en la reacción catódica.

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#u efecto corrosivo es menor que el de los ácidos. El factor más importante

causante de la actividad corrosiva es el ion $idrógeno que se encuentra

ausente o en ba*a concentración en los álcalis. La reacción más frecuente

en su proceso de corrosión es la formación de compuestos comple*os,

donde el metal corroído se convierte en parte del anión y pueden formarse

sales dobles, básicas o $idróxidos dobles. Los ataques de corrosión en los

álcalis están localiados.

/ Sales

#eg3n el tipo de sal reaccionarán de una u otra forma con los metales. #e

clasifican, dependiendo de su reacción al disolverse con agua en

-

2eutras

-

2eutras de oxidación

-

0cidas

-

0cidas de oxidación

-

4ásicas

-

4ásicas de oxidación

La corrosividad de las soluciones acuosas de las sales depende de la

concentración de la sal, la presencia de agentes oxidantes, de la solubilidad

de productos de corrosión y la temperatura.

Las más corrosivas son las sales ácidas, ácidas de oxidación y básicas.

● Az!"e # ss co$%es&os

El aufre puede combinarse directamente con los metales y el $idrógeno.

En su forma soluble, se encuentra como $idrógeno sulfurado, dióxido de

aufre o trióxido de aufre. El dióxido de aufre es el más activo, como

producto corrosivo en la atmósfera.

● 'al"os

+ienen una elevada afinidad electrónica de a$í que sean altamente

reactivos. #u corrosividad aumenta con la presencia de $umedad, a

temperatura ambiente. El más reactivo es el fluoruro.

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Estos tipos de compuestos no suelen ser corrosivos activos. #u acción

corrosiva va asociada con la de los contaminantes orgánicos. #u ba*a

actividad corrosiva se debe a que no se ionian rápidamente en soluciones

acuosas para producir ácidos o bases. 2o son oxidantes y son poco

electrolíticos. Los compuestos orgánicos de mayor actividad corrosiva son

los ácidos orgánicos, los an$ídridos y alde$idos, los compuestos

$alogenados y los compuestos con aufre.

● Gases

#i están secos, los gases no son corrosivos a temperatura ambiente. #in

embargo, a altas temperaturas son corrosivos, a excepción de los gases

nobles.

•

Me&ales l+,idos

La acción de los metales líquidos no implica ninguna reacción química. La

importancia del ataque depende de la solubilidad del metal sólido atacado

en el metal líquido y del grado de la disolución.

•