PASI VACI CI ÓN DEMETALES METALP ASSI VATI ON
Laur aCort esDí az5131569,J uanFel i peRi ver a5131651,Nat hal i eJ i ménez6122856,J uanPabl oGa Gar zón6122930,Andr és Tangarife Laboratorio de Corrosión
Facultad de Ingeniería, Fundación Universidad América, Campus Los Cerros, Avenida Circunvalar No. 20 !" #ogot$ %.C.
Resume men
Enest apr áct i casebusc aencont r arencualconcent r aci óndeáci doní t r i counapunt i l l adeaceropuedepasi varseu oxi darse.Comp mpararyobser varl arel aci ónexi st ent eent redi chaconcent r aci ón,sui mpact osobreelaceroyl avel oci dad del acorr osi ón. Unmet alpasi voesaquelqueesact i voenl aser i eel ect r oquí mi ca,per oquenoobs t ant esól osec orr oeavel oci dadmuy pequeña.Lapasi vi dadesl apr opi edadf undame ment aldel ares i s t enci aút i lynat ur alal acorr osi óndemu muchosme met al es est ruct ural es,i ncl ui doselal umi ni o,cromo moyacerosi noxi dabl es. vaci ón,met alact i vo,met alpasi vo,vel oci daddecorr osi ón. Palabrascl aves:Pasi
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Introducción En es t a pr áct i ca de l abora t or i os e eval uar al as vel oci dades de cor r os i ón del ac er o en NHO3.Se eval úan dos punt i l l as con l as mi s mas condi ci ones i ni ci al esen dos concent r aci onesdi f ere nt esde áci do ní t r i c o. Se puede evi denci ar un met alact i vo,es dec i r ,s u comport ami ent o el ec t r oquí mi col l egaa s erelde un met alapr eci abl ement emenosact i voomet alnobl e.Y unmet aloal eaci ónpasi va,enotr aspal abras,resi st ent e s us t anci al ment eal a cor r osi ón en un medi o donde t er modi námi cament e hay una gr an di s mi nuci ón de ener gí al i breas oci ada con s u pas o des de ele s t ado met ál i coal osapr opi adospr oduct osdecorr osi ón.
Obj et i vos GENERAL Det er mi naci ón del asconcent r ac i onesmí ni masymáxi ma deáci doqueconduzcanal azonadedi s ol uci ón act i vay pasi va,sobreunsust r at odeacero.
ESPECÍ FI COS •
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Poderdet er mi narl asvel oci dadesder eacc i ón en cadaunodel osvasosdepr eci pi t ados. Reconocercual esf act oresacel er an l adi f usi ón de l osreact i vosenelsi st ema. Ent enderporqueelace r os epas i vadependi endo del aconcent r aci óndeáci doyasípoderext ender suvi daút i l .
Mar coTeór i co PASIVIDAD
Pasi vaci ón esl af ormac i ón es pont ánea de una pel í cul a s uper fici al no r eac t i va dura que i nhi ba l a cor r osi ón adi ci onal .Es t acapaesgener al ment eunóxi doounasaldel met albas e,que como cual i dad debe es t arfirmement e adheri doal abaseyseri mpermeabl eparaevi t arelpasaj e del el ec t r ol i t o. Baj o condi ci ones normal es de pH y concent r aci óndeoxí genol apasi vaci ónseconsi der aenl os mat er i al es t al es como al umi ni o,hi er r o,ci nc,magnes i o, cobre,aceroi noxi dabl e,t i t ani o,ysi l i ci o.Al gunosmet al es t i enen unat endenci anat ur alalpasi vado,ot r oscomo el hi er r ogener anunacapadeóxi doquef ormaconelmet al bas eunpargal váni coen elcualelhi er r or es ul t aelmás el ec t r onegat i vo ( ánodo) y por l o t ant o f avor ec es u des t r ucci ón.Además ,e s t a ca pa de óxi do esescamosa, f áci l ment edes pr endi bl edel abaseyexpansi vaconl ocual
ar r as t r al as capas de pr ot ecc i ón delhi er r o( pi nt ur as, recubri mi ent os,etc) . El hi er r os e pasi va ya que pre vi ene l a cor r osi ón ext endi endol avi daút i ldelmi smoyel i mi naelhi er rol i bre del a super fici e.Est ehi er rol i brecat al i za reac ci onesde degr adaci ón cuando va como cont ami nant e en pr epar aci onesdi smi nuyendoelper í ododevi daút i ldel as mi s mas
TEORÍASDELAPASI VI DAD Con r es pec t oal a nat ur al eza de l a pel í cul a pas i va s e mani fiest anporl ocomúndospunt osdevi s t a.Elpr i mer o mant i enequel apel í cul apasi va,ess i empreunabarr er ade di f us i ónf ormadaporunaca padepr oduct osdere ac ci ón, por ej empl o,un óxi do met ál i co u ot r o compues t o que s epar a almet alde s u medi oyr educel a vel oci dad de corr osi ón.A est at eorí at ambi énsel aasi gnaal gunasveces l adenomi naci ón de«t eor í adel apel í cul adeóxi do».El s egundo mant i ene que l os met al es pasi vos s egún l a defini ci ón1est áncubi er t osporunapel í cul aqui mi sorbi da, porej empl o,deO2oi onespasi vant es .Es t acapades pl aza l asmol éc ul asdeH20ads orbi dasyr educel avel oci dadde di sol uci ónanódi caquei mpl i cal ahi dr at aci óndel osi ones delmet al .Oexpr esadodeot r amaner a,l aespeci eadsor bi da di s mi nuye l a densi dad de cor r i ent e de i nt er cambi o ( i ncr ement al asobre t ensi ón anódi ca) .Es t ese gundopunt o devi s t aesl l amado«t eorí adel apasi vaci ónporadsor ci ón». Lat eorí adeadsor ci ón,porot r apar t e,obt i eneapoyo del hechodequel amayorpart edel osmet al esc ompre ndi dos en l adefini ci ón 1 son met al esdet r ansi ci ón del at abl a per i ódi ca,es t o es ,cuyosát omoscont i enen l asubcapa d I nhi bi doresypasi vadores7si nsat ur aroconel ect ronesno apar eados . Los el ec t r ones no apar ea dos s on l os r es pons abl es de l af ormac i ón de f uert es enl ace s con component esdelmedi oagre s i vo,enes pec i alconO2,que t ambi én cont i ene el ect r ones si n apar ear .Las el evadas ener gí ascaract er í st i caspar al a adsorc i ón deO2 porl os met al esde t r ansi ci ón cor r es ponden a l af ormaci ón de enl acesquí mi cosyporest oquet al espel í cul assedefinan comoqui mi sor bi dasencont r as t econ pel í cul asdeenergí a másbaj adenomi nadasf í si cament eadsor bi das.
PROTECCIÓN CATÓDI CA LaProt ecci ónCat ódi ca( PC) ,esunat écni caparacont rol arl a cor r os i ón gal váni ca de una s uper fici e de met al convi rt i éndol aenelcát ododeunacel dael ect r oquí mi caEs muy ut i l i zada en l asact i vi dadesnaval espar a pr ot eger est ruct ur as sumergi das y est ruct ur ascost er as.Se ut i l i za t ambi én ampl i ament epar apr ot egerl osi nt er i oresdel os t anquesdeal mac enami ent odeaguaElmét odomáss enci l l o
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deapl i carl apr ot ecci ón cat ódi caesmedi ant el aconexi ón delmet alapr ot egerconot romet almásf áci l ment ecorr oí bl e ala ct uarcomo ánodo de una ce l da el ec t r oquí mi ca.Un ánodogal váni co,t ambi énl l amadoánododesac r i fici o,sise conec t a el éc t r i ca ment e a una es t r uct ura s umer gi da descar garáunacorr i ent equeflui r áat ra vésdelel ect rol i t o hast al aest ruct ur aquesepre t endeprot eger .Teni endoen cuent al a Ser i eEl ect r oquí mi cadel osmet al es ,un met al t endr ácaráct eranódi coconrel aci ónaot ro,siseencuent r a porenci madeélenest aseri e.
Cal i brador
Pinzas
Mat eri al es i doní t ri coal70% yal35% Ác
Dosvas osdepr ec i pi t adosde100ml
Pr ocedi mi ent o Part e1
DosPunt i l l asdehi err o
INICIO
Medir y pesar la puntilla de acero #1
Introducir la puntilla en el vaso de precipitados.
Agregar ácido ní trico al 70% en un vaso de precipitados.
Esperar entre 10 – 15 minutos.
Sacar la punilla y anotar observaciones.
Bal anzaanal í t i ca Pesar y medir nuevamente la puntilla
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Part e2 INICIO
Medir y pesar la puntilla de acero #2
Introducir la puntilla en el vaso de precipitados.
Agregar HNO3 35% en un vaso de precipitados.
Esperar 15 minutos.
Sacar la punilla y anotar observaciones.
Sacar la punilla y anotar observaciones.
Res ul t ados Cl avo1enHNO370% I NI CI AL ( cm) Di ámet r o 0, 28
Di ámet r oCabezal Lar goTot al Lar goCabezal Lar goPunt i l l a Ti empo:15mi n PesoI ni ci al :2, 48gr PesoFi nal :2, 52gr
0, 55 5, 10 0, 17 4, 93
FI NAL ( cm) 0, 255 0, 545 5, 09 0, 17 4, 92
Cl avo2e nHNO335% I NI CI AL ( cm) Di ámet r o 0, 27 Di ámet r oCabezal 0, 54 Lar goTot al 5, 08 Lar goCabezal 0, 20 Lar goPunt i l l a 4, 88 Ti empo:15mi n PesoI ni ci al :2, 49gr PesoFi nal :2, 06gr
FI NAL ( cm) 0, 26 0, 53 5, 00 0, 13 4, 87
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moment odei nser t arl oscl avosde…….Enl osbeaker s quecont ení anáci doní t r i coal35y70%,yaque,por un l adoenelbeakerc onl asol uci ón35% hubouna corr osi ón delcl avo l ent a per o de i gualmaner a cons t ant e,encambi o,paraelbeakerconl as ol uci ón de70% exi s t i ó cor r osi ón ext r emadament er ápi day pos t er i orment e el c l avo ent r o en un es t ado de pasi vaci on,donde a causa de l a densi dad de l a corri ent e,ser ecubri ódeunacapaprot ect or aqueevi t o queest esi qui er apr esent andocorr osi ón.
2) Lavel oci dad decor r osi ón es t ádet er mi nada porl asi gui ent ef or mul a: W I ∗ μ = T N ∗ F
Yat eni endopar acadaunodel oscl avosl apér di dao elaument o de pes o que sedaen un det er mi nado l apsodet i empopr ocedemosacal cul arl avel oci dad decorrosi ón,obt eni endoasíparaelcl avo1: Vari aci óndepeso:2, 52grs2, 48grs:0, 04gr Ti empoes t i mado:15Mi n:900Seg Vel oci dad de cor r osi ón:
W 0,04 = T 900
= 4, 44*105
Gr s/Seg Paraelcl avo2t enemosl ossi gui ent esdat os: Vari aci óndepeso:2, 49grs–2, 06grs :0, 43grs Ti empoes t i mado:15Mi n:900s eg Vel oci dad de corr osi ón:
W 0,43 = =¿ 4 ,77*10-7 T 900
Gr s/Seg Donde: W/T=Gr amos /Se g •
•
•
Clavo #1
Clavo #2
Cál cul os
I=i nt ensi daddel acorr i ent eenAmper i os = peso mol ec ul ardelcompues t o en oxi daci ón=Gr amos /Mol μ
•
N =¿ Númer odeel ect r onest r ansf er i dos
•
F =¿
Const ant e de Far aday ( 96500 ( A* seg) /mol )
1) Des cr i ba l o que obser vo en cada vas o de precipitados
Loqueseobser vóencadavasodepr ec i pi t adosf ue queexi st i óunacl ar adi f erenci aent rel oocurr i doal 5
3) Las capas s uper fici al es y l as pel í cul as pasi vadorasson r ecubr i mi ent os pr ot ect ores que t i enden a r educi rl a vel oci dad de cor r osi ón¿quét i podecapaesmáses t abl e?
EnelEPP(Pot enci alPasi voPr i mar i o)elmet alf orma unapel í cul apr ot ect orasobr esusuper fici equehace que l ar eact i vi dad di smi nuya, por ende en el moment oenqueelpot enci alsehacemásposi t i vo,l a densi dad per manec er áen ipas i vo,s obr el ar egi ón pasi vada,per o hay que t eneren cuent a que un aument odepot enci alhar áqueelmet alvuel vaaser r eact i voyl adensi dad del acor r i ent eament ar aal a r egi ón t r anspasi vada,porendeelt i podecapamás est abl esedaráenelambi ent edondel osval oresdel a densi dad del acor r i ent ey elvol t aj emant engan el mat er i alenl asec ci ónpasi vadaydondel oscambi os deest asdosvari abl esnohaganqueelmat er i alpasea l as ecci ón t r anspasi vada donde es t os r et oman su r eact i vi dad y empi ezan de nuevo elproces o de corrosión. 4) Expl i que el comport ami ent o de l as dos pr obet asenbaseal acurvamost r adaenl a figura1
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Par aelbeakerquecont ení asol uci óndeáci do ní t r i coal70% ocur ri ól ocont r ari o,porende, elcl avor eac ci ono dur ant e1a3segundos, per o des pués dej o de r eac ci onar ,es t e se pasi voygener ounacapapr ot ect ora,es t os e da por que l a concent r ac i ón esmayor ,por endeesmayorelvol t aj egener adoyasíhacer que es t e pueda ent r ar a l a zona de pasi vaci on, asi :
Enbaseal afigur amost r ada,queese ldi agramaque rel aci onal adensi dad del acorr i ent eyelvol t aj edel si s t emapar adet er mi narenquézonaseencuent r aun mat er i alen bas eal asdosvari abl esant er i orment e menci onadas ,dees t amaner a: •
Par aelbeakerquecont ení asol uci óndeáci do ní t r i co al35% pudi mos evi denci arque el cl avosi empr er eacci onoconl asol uci ón,est o sedebeaquel aconcent r aci ón alnose rt an el evada no va a gener ar un aument o de vol t aj equeper mi t aqueest eent r eal azona pasi vada,másbi en va a permaneceren l a zona r eac t i va,en l a gráfica es t a zona es t á del i mi t adaasí :
5) ¿porque l a pri mer a probet a r eacci ona vi ol ent ament e,sisel egol peaosel er aspa l i gerament eenl asol uci ónaci daal35%?
La r azón por l a cual l a probet a r eac ci ona vi ol ent ament e ant e es t os dos es t í mul os esporque ambospr oducen agi t aci ón i mpr evi s t aalsi s t ema,al darseagi t aci ón,seacel eral adi f usi óndel osreact i vos enelsi st emayademásdeest oalagi t ars eobt i eneuna 6
mayorcant i dad de col i si onesi nt er mol ecul ar espor uni dad det i empo,l oqueaument adi r ec t ament el a vel oci daddereac ci óndeoxi daci ón
pr oporc i onandomat er i al esc omoel ect r odos,vasosde preci pi t ados , mul t í met r o, cai manes y demás i ns t rument osquepermi t i er onr eal i zarelexper i ment o. Agr adec emos al prof esor Edubi el Sal cedo por habernos apoyado y asesor ado durant e l a i nves t i gaci ón, gui ándonos par af ort al ecernues t r os conoci mi ent os,c ompar ando l os concept os t eór i cos con l os pr áct i cos , par a asícont r i bui r a nues t r a f ormaci óncomoi ngeni er os. Ref er enci as
Anál i si sdeResul t ados
Far aday , M. ,( 1844) . Exper i ment al Res ear ches i n El ectr i ci t y,Vol .I I ,Uni versi t yofLondon. . Edel eanu,C.( 1954) .Nat ure,173, 739
Concl usi ones
Di versAut eur s.Dégrai ss age,Décapage,Pass i vat i on desAci er sI noxydabl esenFabr i cat i on.Gui de.Cet i m. Senl i s.1997.
Agr adeci mi ent os
Es t et r abaj of ueaval adoporl aFundaci ónuni versi dad deAmér i ca,qui enespr est aronsusi ns t al aci onespar a l l evar a cabo l a pr áct i ca sobr e el ect r ol i si sy det er mi naci ón de ár eas anódi cas y cat ódi cas ,
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