Factors que afecten la corrosió dels metalls
La corrosió és el procés de deteriorament que es produeix en el metall a causa d'una reacció química entre el metall i el seu entorn. La corrosió pot provocar la degradació del material, una reducció de la integritat estructural i una fallada del material. En aquest article, revisarem els diversos factors que influeixen en la corrosió dels metalls i com aquests factors contribueixen a accelerar o alentir el procés de corrosió.
1. Composició química dels metalls
La composició química del metall és un dels principals factors que afecten les taxes de corrosió. Els metalls purs tendeixen a ser menys resistents a la corrosió que els aliatges metàl·lics. Per exemple, l'acer inoxidable té una resistència a la corrosió més alta perquè conté crom, que forma una capa d'òxid protectora a la seva superfície. A més del crom, sovint s'afegeixen elements com el níquel i el molibdè per millorar la resistència a la corrosió.
2. Condició de la superfície
L'estat de la superfície metàl·lica també juga un paper important en el procés de corrosió. Les superfícies rugoses o poroses tendeixen a corroir-se més ràpidament que les superfícies llises i uniformes. Els processos de poliment i recobriment poden ajudar a reduir la velocitat de corrosió tancant els porus i allisant la superfície metàl·lica, cosa que dificulta l'atac d'entorns corrosius.
3. Medi ambient
a. Composició de la solució
L'entorn que envolta un metall influeix molt en la velocitat de corrosió. La presència de certs ions, com el clorur, el sulfat i el nitrat en solució, pot augmentar la velocitat de corrosió. El clorur, per exemple, és altament corrosiu per a l'acer inoxidable perquè els ions de clorur poden penetrar la capa protectora d'òxid de crom, causant corrosió per picadura o localitzada.
b. pH
El pH de la solució també juga un paper important. Els ambients àcids (pH baix) tendeixen a accelerar la corrosió, especialment en metalls com el ferro i l'acer. Mentrestant, els ambients alcalins (pH alt) poden ser menys corrosius, però no estan completament lliures de risc de corrosió, sobretot si hi ha certs ions presents a la solució.
c. Temperatura
La temperatura ambient també afecta la velocitat de corrosió. En general, les velocitats de reacció química augmenten amb la temperatura, de manera que la corrosió tendeix a ser més ràpida a temperatures més altes. Tanmateix, hi ha un límit en com les altes temperatures poden causar canvis en la microestructura del metall, afectant la seva resistència a la corrosió.
4. Factors electroquímics
a. Potencial d'elèctrode
Cada metall té un potencial d'elèctrode estàndard diferent. Els metalls que s'oxiden més fàcilment (aquells amb potencials d'elèctrode més baixos) són més susceptibles a la corrosió. Per exemple, el ferro té un potencial d'elèctrode més baix que l'or, cosa que el fa més susceptible a la corrosió.
b. Corrosió galvànica
La corrosió galvànica es produeix quan dos metalls amb diferents potencials d'elèctrode entren en contacte i s'immergeixen en una solució electrolítica. El metall amb el potencial d'elèctrode més baix actua com a ànode i es corroeix més ràpidament, mentre que el metall amb el potencial d'elèctrode més alt actua com a càtode i està protegit de la corrosió.
5. Estrès mecànic
L'estrès mecànic sobre un metall pot afectar la seva susceptibilitat a la corrosió. Aquest fenomen es coneix com a esquerdament per corrosió sota tensió (SCC). L'SCC es produeix quan un metall se sotmet a estrès en certs ambients corrosius, cosa que pot provocar la formació d'esquerdes i la posterior fallada. Per exemple, l'acer inoxidable pot experimentar SCC en ambients que contenen clorur quan se sotmet a estrès.
6. Pel·lícula protectora
Alguns metalls poden formar una pel·lícula protectora d'òxid que limita la velocitat de corrosió. Aquesta pel·lícula es forma normalment quan el metall reacciona amb l'oxigen atmosfèric o altres components de l'entorn. Per exemple, l'alumini forma una capa d'òxid d'alumini molt estable que protegeix el metall de més corrosió. Tanmateix, en determinades condicions, aquesta pel·lícula protectora es pot danyar o no formar-se correctament, deixant el metall vulnerable a la corrosió.
7. Microorganismes
Certs microorganismes poden influir en la corrosió dels metalls mitjançant un procés conegut com a corrosió influenciada microbiològicament (MIC). Els bacteris, les algues i els fongs poden formar biofilms a les superfícies metàl·liques, causant diferències en la concentració d'oxigen o produint compostos corrosius com l'àcid sulfúric. Els bacteris reductors de sofre (SRB), per exemple, poden reduir els ions sulfat a sulfur d'hidrogen (H2S), que és altament corrosiu per al ferro i l'acer.
8. Influència de l'aigua subterrània i de l'aigua de mar
a. Aigües subterrànies
La composició química de les aigües subterrànies pot variar molt segons la ubicació geogràfica i les condicions geològiques. Les aigües subterrànies que contenen minerals específics, com el clorur, poden causar corrosió de les estructures metàl·liques que hi estan incrustades. A més, el pH i els nivells d'oxigen dissolt a les aigües subterrànies també afecten la velocitat de corrosió.
b. Aigua de mar
L'aigua de mar és un entorn altament corrosiu per als metalls a causa del seu alt contingut en sal (NaCl), que proporciona ions de clorur que acceleren el procés de corrosió. A més, l'aigua de mar també conté oxigen dissolt, que afavoreix les reaccions de corrosió electroquímica.
9. Protecció anticorrosió
Per protegir el metall de la corrosió, es poden aplicar diversos mètodes. Alguns dels principals mètodes inclouen:
a. Recobriment
L'aplicació de recobriments protectors com ara pintura, galvanització (zinc) i recobriments no metàl·lics com el plàstic pot aïllar el metall dels ambients corrosius. Aquests recobriments actuen com a barreres físiques que redueixen el contacte del metall amb elements corrosius.
b. Protecció catòdica
La protecció catòdica implica l'aplicació d'un corrent elèctric extern per reduir el potencial dels elèctrodes metàl·lics, evitant així la corrosió. Aquest mètode s'utilitza sovint en estructures submarines o canonades subterrànies.
c. Inhibidor de la corrosió
Els inhibidors de corrosió són compostos químics que s'afegeixen a ambients corrosius per reduir la velocitat de corrosió. Els inhibidors funcionen formant una capa protectora a la superfície metàl·lica o canviant les propietats de la solució per fer-la menys corrosiva.
10. Kesimpulan
Diversos factors influeixen en la corrosió dels metalls, com ara la composició química del metall, les condicions de la superfície, l'entorn, els factors electroquímics, l'estrès mecànic, la presència de pel·lícules protectores, els microorganismes i la composició de les aigües subterrànies i de l'aigua de mar. Comprendre aquests factors és crucial per protegir els materials metàl·lics de la degradació per corrosió. Aplicant mètodes de protecció adequats, com ara recobriments, protecció catòdica i l'ús d'inhibidors de la corrosió, es poden minimitzar els danys per corrosió, allargant així la vida útil i el rendiment dels materials metàl·lics en diverses aplicacions.
