Métodos comunes de protección de metales y aleaciones contra la corrosión

La corrosión es uno de los problemas más antiguos y costosos de la ingeniería de materiales. Desde estructuras de acero oxidadas y tuberías degradadas hasta componentes electrónicos defectuosos y piezas debilitadas en la industria aeroespacial, la corrosión puede reducir significativamente la vida útil, la fiabilidad y la seguridad de metales y aleaciones. A continuación se presentan modernas formas comunes y prácticas de evitar que los metales y las aleaciones se corroan.

1. Selección y aleación de materiales

Uno de los métodos más básicos para evitar la corrosión comienza en el diseño con la selección adecuada de un metal o aleación para el entorno. Los distintos metales tienen propiedades de corrosión muy diferentes; por ejemplo, mientras que el acero al carbono se oxida rápidamente en condiciones húmedas o salinas, los aceros inoxidables, las aleaciones de aluminio y las aleaciones de titanio tienen mucha más resistencia a la corrosión.

En estos casos, la aleación desempeña un papel importante. La adición de elementos como cromo, níquel, molibdeno o aluminio puede mejorar sensiblemente la resistencia a la corrosión. Por ejemplo, el acero inoxidable contiene un mínimo del 10,5% de cromo que forma una fina capa de óxido estable para proteger el metal subyacente de la corrosión. Del mismo modo, las aleaciones con base de Ni y las aleaciones con base de Co también se utilizan mucho en entornos químicos agresivos y a altas temperaturas debido a su excelente resistencia a la oxidación y la corrosión.

2. Recubrimientos protectores y tratamientos superficiales

Este es uno de los métodos más generales de protección contra la corrosión: aplicar alguna barrera protectora entre el metal y su entorno. Impide que el agua, el oxígeno y otras sustancias químicas corrosivas lleguen a la superficie.

Los tipos más comunes de revestimientos son las pinturas, los revestimientos epoxídicos, las películas de polímeros y los revestimientos cerámicos. En la industria, los revestimientos galvanizados -aplicación de zinc al acero- son extremadamente eficaces. El zinc no sólo proporciona una barrera física, sino que también actúa como recubrimiento de sacrificio: el zinc se corroe en lugar del acero.

Los tratamientos superficiales como el anodizado (para el aluminio), la pasivación (para el acero inoxidable) y los recubrimientos de conversión también mejoran la resistencia a la corrosión reforzando o estabilizando la capa de óxido natural de la superficie del metal.

3. Protección catódica

Laprotección catódica es una de las técnicas electroquímicas más utilizadas en grandes estructuras metálicas como tuberías, tanques subterráneos, cascos de barcos y plataformas marinas. La idea que subyace a esta técnica es bastante simple: la corrosión es un proceso en el que un metal es un ánodo en una célula electroquímica adecuada. Para detener o reducir significativamente la corrosión, hay que obligar al metal en cuestión a convertirse en cátodo.

Existen dos tipos principales de protección catódica. Los sistemas de ánodos de sacrificio fijan un metal más reactivo, como el magnesio o el zinc, a la estructura. El metal de sacrificio se corroe en lugar de la estructura protegida. Los sistemas de corriente impresa utilizan una fuente de energía externa para suministrar una corriente protectora y proporcionan un control más preciso para sistemas grandes o complejos.

4. Control medioambiental

Los índices de corrosión están fuertemente influenciados por factores ambientales como la humedad, la temperatura, el pH y la presencia de sales o contaminantes. El control de estas condiciones puede ralentizar considerablemente la corrosión.

La reducción de la humedad mediante deshumidificadores o sistemas de climatización es eficaz en entornos cerrados. En los procesos químicos o en las aplicaciones industriales, el ajuste de los niveles de pH y/o la eliminación de los agentes corrosivos sirven para prolongar la vida útil de los componentes metálicos implicados: por ejemplo, el control de la concentración de cloruros es fundamental para evitar la corrosión por picaduras en los aceros inoxidables.

5. Buen diseño y prácticas estructurales

Un diseño deficiente puede acelerar el proceso de corrosión incluso en materiales resistentes a la corrosión. Las grietas, las esquinas afiladas, las zonas estancadas y las áreas que tienden a acumular humedad son lugares ideales para la corrosión localizada.

Un buen diseño resistente a la corrosión destaca las superficies lisas, el drenaje adecuado, la ventilación suficiente y la accesibilidad para facilitar la inspección y el mantenimiento. Siempre que sea posible, evite el contacto directo de metales distintos, ya que puede producirse una variedad de corrosión galvánica cuando dos metales distintos se conectan eléctricamente en un entorno corrosivo.

6. Aplicación de inhibidores de corrosión

Un método muy común de control de la corrosión es la adición de inhibidores de la corrosión, que son sustancias que se añaden a un entorno corrosivo para reducir la velocidad de corrosión del sistema. Los inhibidores suelen actuar adsorbiéndose a la superficie del metal y formando una película protectora, o alterando las reacciones electroquímicas de la corrosión.

El uso de inhibidores es habitual en sistemas relacionados con el agua de refrigeración, calderas, tuberías y aplicaciones industriales de circuito cerrado. Aunque los inhibidores no son soluciones permanentes, tienen una gran eficacia en entornos controlados en los que los revestimientos o la sustitución de materiales no resultan prácticos.

7. Inspección y mantenimiento regulares

Ninguna estrategia de prevención de la corrosión está completa sin las partes de inspección y mantenimiento. Incluso los mejores revestimientos se degradan con el tiempo y las condiciones ambientales cambian. Las inspecciones periódicas permiten la detección precoz de la corrosión, lo que permite realizar reparaciones antes de que se produzcan daños graves.

Las actividades de mantenimiento pueden consistir en el repintado, la sustitución de ánodos de sacrificio, la limpieza de superficies o el ajuste de los controles ambientales. En muchos casos, el mantenimiento preventivo es mucho más rentable que la reparación o sustitución de estructuras corroídas.

Conclusión

La prevención de la corrosión en metales y aleaciones debe ser exhaustiva y proactiva. La selección de materiales resistentes a la corrosión, la aplicación de revestimientos protectores, los controles medioambientales y un diseño adecuado: todos estos métodos desempeñan un papel importante en la prolongación de la vida útil y el mantenimiento de la integridad estructural. Espero que después de esta lectura pueda comprender y aplicar mejor estas técnicas comunes de prevención de la corrosión. Para más información, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).