Corrosión vs. oxidación vs. óxido
Los resultados de la fabricación de metales son fascinantes, con toda la variedad de piezas y componentes, pero no están exentos de desafíos. Uno de los problemas clave que enfrentan los fabricantes es la cuestión de la corrosión frente a la oxidación frente al óxido. ¿Cuál es cuál y cuáles son las soluciones?
La corrosión es la degradación de metales y otros materiales debido a reacciones químicas en el medio ambiente. Cuando este proceso afecta al hierro y sus aleaciones, se denomina óxido. La oxidación se produce cuando un material pierde electrones en presencia de oxígeno.
Estas degradaciones metálicas tienen un impacto significativo en la funcionalidad, el rendimiento y la estética de las piezas. El tipo de material utilizado, el proceso y el entorno son algunos de los factores que favorecen la oxidación, la corrosión y la corrosión.
Este artículo analiza estas degradaciones de metales, centrándose en sus desencadenantes, los materiales afectados, los mecanismos de prevención y las principales diferencias.
¿Qué es la oxidación?
La oxidación de un metal es una reacción química en la que un metal pierde electrones a manos de otro elemento. Esta reacción es fundamental en muchos procesos industriales. La oxidación da lugar a numerosos procesos beneficiosos en la fabricación, pero también contribuye a procesos perjudiciales, como la oxidación del acero y otros tipos de corrosión metálica.
Por lo tanto, vale la pena comprender este fenómeno, tanto en lo que respecta a cómo su característica protectora resuelve algunos requisitos industriales como a cómo se puede gestionar su potencial para dañar metales en piezas mecanizadas por CNC y en otros entornos.
La reacción química de oxidación
Un metal se encuentra en estado oxidado cuando está expuesto al oxígeno. Esto implica que el metal pierde electrones, como lo demuestra el caso del magnesio.
2 Mg + O2 → 2 [Mg2+][O2-],
Lo cual podría escribirse en dos mitades como se muestra a continuación,
Mg → Mg2+ + 2 e-
O2 + 4 e- → 2 O2-
En entornos de mecanizado CNC, la oxidación se produce con frecuencia en diversos metales mecanizables, como el aluminio, el hierro y el acero. Cada uno de estos materiales se oxida a diferentes velocidades según las condiciones de funcionamiento y la configuración electrónica.
La representación de la reacción química de este fenómeno muestra por qué cada metal requiere una estrategia de protección específica. BodaLa propensión a la oxidación es uno de los aspectos críticos a tener en cuenta en la producción de piezas mecanizadas por CNC.
Ejemplos de oxidación
La oxidación de los metales se produce de diversas maneras en las interacciones cotidianas con ellos. En la plata, la reacción química se manifiesta como una capa negra que se empaña en las partes metálicas. El aluminio se ve afectado por la oxidación, formando una capa gris opaca de óxido de aluminio. En el natural pasivación Durante este proceso, se forma una barrera protectora que evita daños mayores.
pasivación de aluminio
También se observa oxidación en las piezas de acero y hierro en forma de una capa de color marrón rojizo. El magnesio, cuya reacción química se indica arriba, forma una capa pulverulenta de color blanco grisáceo. Además de las diferentes apariencias, estas oxidaciones tienen efectos variados sobre la funcionalidad y la durabilidad de las piezas.
Definición de corrosión
La corrosión es el deterioro lento del metal causado por productos químicos, microorganismos, humedad, oxidación y contacto con metales diferentes. La corrosión es un proceso más amplio que la oxidación por transferencia de electrones descrita anteriormente, ya que intervienen múltiples factores ambientales y de otra índole. Estos factores se combinan para acelerar el proceso de degradación del metal. Esta diferenciación es importante porque, si bien la oxidación está presente en todos los procesos de corrosión, no es necesariamente destructiva. Algunos procesos de oxidación son beneficiosos en servicios de chapa.
¿Cuáles son los dos tipos de corrosión?
Los dos tipos más comunes de corrosión en piezas mecanizadas por CNC son la corrosión galvánica y la corrosión por picaduras. Sin embargo, existen otros tipos de corrosión, como se indica a continuación;
- Grieta
- intergranular
- Ataque uniforme
- Erosión-corrosión
- Corrosión biológica
- agrietamiento por corrosión bajo tensión
- Lixiviación selectiva
El tipo de corrosión depende del entorno y de la composición del material. Cada tipo afecta al metal mediante un mecanismo diferente.
A continuación se ofrecen más detalles sobre los mecanismos.
Corrosión galvánica
La corrosión galvánica se produce cuando dos metales se exponen a un ambiente corrosivo. Se genera un potencial electroquímico que da lugar a la corrosión. La conexión eléctrica entre estos dos metales provoca que el más reactivo actúe como ánodo.
Corrosión galvánica
Este tipo de corrosión se observa, entre otros ejemplos, en el uso de pernos de acero para fijar placas de cobre. Existen diversas soluciones contra la corrosión galvánica, pero la más eficaz es evitar el uso de metales diferentes.
Corrosión por picadura
La corrosión por picaduras es un tipo de corrosión que genera agujeros en el metal, especialmente si este tiene una capa protectora de óxido. El acero inoxidable es particularmente susceptible a este tipo de corrosión. Esta corrosión destructiva suele iniciarse por fuerzas secundarias, como la corrosión por hendidura, los arañazos o el ataque químico.
Corrosión por grietas
Corrosión por grietas
La corrosión por hendidura se asocia con ataques localizados en las grietas de las juntas solapadas. Este ataque puede producirse cuando la zona está expuesta a ambientes corrosivos. Las secciones metálicas parcialmente protegidas también son propensas a la corrosión por hendidura.
Corrosión intergranular
Corrosión intergranular
Los límites de grano en un metal pueden empobrecerse o albergar impurezas, alteraciones que pueden propiciar la corrosión intergranular. Este tipo de corrosión es común en el acero inoxidable soldado. El tratamiento térmico también puede intensificarla.
Ataque uniforme (corrosión)
En la corrosión uniforme, toda la superficie del material sufre un ataque corrosivo prácticamente homogéneo. Este tipo de corrosión se origina en las regiones del cátodo y el ánodo en contacto con el electrolito, y varía continuamente.
Erosión-Corrosión
La erosión-corrosión se produce cuando un electrolito fluye a alta velocidad, creando un entorno abrasivo que intensifica la corrosión. La corrosión se agrava si el electrolito contiene sólidos. Por ello, ciertos metales tienen velocidades de electrolito umbral específicas.
Corrosión biológica
El ataque a los metales también puede provenir de elementos biológicos. Esta corrosión puede ser inducida por microorganismos (MIC) o por efectos de macroincrustaciones.
Corrosión bajo tensión
La fisuración por corrosión bajo tensión se observa en ciertas aleaciones cuando se cumple alguna de las siguientes condiciones umbral:
- Entorno corrosivo
- composición metálica
- Estructura metálica
- Esfuerzo de tracción
- Temperatura
La fisuración por corrosión bajo tensión es común en el acero inoxidable y las aleaciones de latón.
Lixiviación selectiva (desaleación)
Lixiviación selectiva
La corrosión por lixiviación selectiva se produce en metales con superficies metalúrgicamente diferentes. Este problema puede presentarse en el latón, una aleación de cobre y zinc. Al exponerse a un ambiente corrosivo, el zinc puede corroerse, dejando el cobre como residuo, lo que provoca un cambio de color.
Efectos de la corrosión
Los resultados de una empresa se ven afectados por la corrosión debido a la seguridad comprometida, la menor fiabilidad del rendimiento, la reducción de la vida útil de los componentes y la menor fiabilidad. El riesgo de fallo repentino de piezas o componentes es constante. Dichos riesgos pueden mitigarse mediante la aplicación adecuada de acabados de chapa metálica y otros tratamientos de piezas metálicas.
La presencia de estos efectos ya es grave, pero resulta aún más preocupante que se agraven con el paso del tiempo. Un problema puede comenzar como un simple defecto superficial, pero en pocos meses se convierte en una grave falla estructural, como se ha observado en puentes y otras construcciones.
Corrosión en un puente
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Materiales que sufren corrosión
Todos los metales y aleaciones pueden corroerse, pero la velocidad y la gravedad de la corrosión dependen del entorno, la reactividad del metal y su composición química. Aunque metales resistentes a la corrosión Si bien el platino y el oro son excepcionales, el zinc y el magnesio se encuentran entre los metales más propensos a la corrosión. Esta resistencia variable puede determinarse o predecirse a partir del potencial de electrodo del metal.
El potencial de electrodo es una medida utilizada en electroquímica y teoría de la corrosión. Mide la capacidad de un material para perder o ganar electrones en una reacción electroquímica.
A continuación se muestra una tabla con los potenciales de electrodo para algunos de los metales que se mecanizan habitualmente mediante CNC.
|
Metal |
Potencial de electrodo |
|
El magnesio (Mg) |
-2.37 |
|
Aluminio (Al) |
-1.66 |
|
Zinc (Zn) |
-0.76 |
|
Hierro (Fe) |
-0.44 |
|
Acero (Acero al carbono, aprox. Fe) |
-0.44 |
|
Níquel (Ni) |
-0.25 |
|
Titanio (Ti) |
-0.17 |
|
El cobre (Cu) |
+0.34 |
|
Acero inoxidable (aleación de Fe-Cr-Ni) |
+0.40 (aprox.) |
|
Latón (aleación de Cu-Zn) |
+0.45 (aprox.) |
Cómo prevenir la corrosión
Prevención eficaz de la corrosión en procesos de fabricacion de chapa Implica una combinación de estrategias, principalmente técnicas de protección electroquímica, selección adecuada de materiales, uso de inhibidores de corrosión, tratamientos superficiales y acabados superficiales.
Estas estrategias están diseñadas para abordar las distintas etapas de la oxidación-corrosión. Los métodos de inhibición de la corrosión más eficaces combinan otras estrategias, teniendo en cuenta el entorno, el tipo de material y el coste.
La diferencia entre oxidación y corrosión
La oxidación y la corrosión se refieren a procesos químicos distintos con efectos diferentes en las piezas mecanizadas por CNC debido al tipo de proceso, la capacidad de protección y la reversibilidad.
A continuación se muestran las principales diferencias en una tabla comparativa:
|
Elemento |
Oxidación |
Corrosión |
|
Definición |
Reacción química que involucra oxígeno |
Degradación destructiva del metal |
|
Materiales afectados |
Todos los metales |
Metales específicos y sus aleaciones |
|
Efecto sobre el material |
Dañino o protector |
A menudo degrada el material. |
|
Reversibilidad |
A veces puede ser reversible. |
Daños irreversibles |
|
Velocidad |
Puede ser rápido o lento |
Degradación generalmente lenta |
|
Ejemplo |
Capa de óxido de aluminio |
Oxidación del acero |
|
Protección: |
Puede proporcionar una barrera protectora |
Requiere protección |
¿Qué es la oxidación?
La oxidación es la corrosión exclusiva del hierro o de metales que lo contienen, la cual resulta de la formación de óxido de hierro tras la reacción entre el hierro, el agua y el oxígeno. La oxidación es un proceso progresivo e irreversible. Por ello, la prevención es siempre la medida más recomendable que la reparación.
Tres tipos de óxido
El óxido puede presentarse en tres formas diferentes: óxido negro, óxido rojo y óxido amarillo. Cada tipo se distingue por su apariencia, nivel de riesgo y método de formación.
Óxido negro
Óxido negro
El óxido negro es una fina capa de óxido de hierro (II) (Fe3O4) que se forma en ambientes con bajo contenido de oxígeno. Generalmente, un metal desarrolla este óxido si tiene algún tipo de recubrimiento que impide su rápida degradación.
Óxido rojo
El óxido rojo es óxido hidratado Fe2O3•H2O, que se forma en ambientes expuestos a altas concentraciones de oxígeno y agua. La corrosión es uniforme, como se muestra en la imagen a continuación.
óxido rojo
Óxido amarillo
El óxido amarillo o hidróxido de hierro FeO(OH)H2O se forma donde hay mucha humedad. Generalmente se encuentra cerca de agua estancada.
óxido amarillo
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¿La oxidación es un cambio químico?
Sí, la oxidación es un cambio químico que implica la exposición del hierro o su aleación a la humedad y al oxígeno. En este proceso, a menudo lento, los átomos de hierro se unen a los átomos de oxígeno para producir óxidos de hierro. En consecuencia, los enlaces entre los átomos de hierro se debilitan.
En primer lugar, el hierro reacciona con el oxígeno y pierde electrones. La presencia de agua potencia este proceso. A continuación, se forman hidróxidos de hierro. ¿Qué es el óxido de hierro? Al perder agua (secarse), los hidróxidos de hierro se convierten en óxidos, por ejemplo, Fe₂O₃, que se presentan como óxido de color marrón rojizo.
La reacción química global para la formación de óxido es:
4Fe+3O2+6H2O→4Fe(OH)3
Que luego se seca y se deshidrata para formar óxido como se indica a continuación:
4Fe(OH)3→2Fe2O3⋅3H2O+3H2O
¿Cómo se produce la oxidación según las condiciones?
La oxidación se forma y se acelera en condiciones especiales, como la humedad, la presencia de oxígeno, la temperatura, el entorno y las condiciones de la superficie.
Disponibilidad de agua (humedad)
Ambiente húmedo
El agua es un electrolito importante en la formación de óxido. Alberga las reacciones de oxidación-reducción necesarias para la oxidación.
Presencia de oxígeno
El oxígeno es un elemento fundamental en la oxidación. Las zonas más aireadas son las más peligrosas debido a la abundancia de oxígeno.
Temperatura
La temperatura juega un papel fundamental en la oxidación. Generalmente, las altas temperaturas aceleran las reacciones químicas, incluida la oxidación.
Medio Ambiente
Tanto las condiciones ambientales ácidas como las alcalinas favorecen la oxidación, pero las ácidas lo hacen con mayor intensidad.
Condición de la superficie
La humedad puede depositarse en superficies sucias, favoreciendo así la oxidación. Los residuos o el mero diseño de la superficie pueden propiciar la acumulación de humedad.
Materiales comúnmente afectados por la oxidación
La exposición y la susceptibilidad determinan cómo afecta la oxidación a un material.
En resumen, aquí hay una lista de los materiales más comúnmente afectados:
- Acero al carbono (especialmente acero con bajo contenido de carbono)
- Hierro forjado
- Hierro fundido
- Hierro puro
- Aceros aleados de bajo y medio contenido de carbono
Oxidación del acero al carbono
Texto alternativo: Tuberías de acero al carbono oxidadas con óxido y depósitos azul verdosos en las superficies.
¿Qué metales no se oxidan?
Entre los metales que no se oxidan se incluyen:
- Acero inoxidable
- Acero galvanizado
- Aluminio:
- Cobre
- Latón
- Bronce
- Titanium
- Platinum
- Oro
Cómo prevenir el óxido
Las siguientes medidas generales pueden ayudar a prevenir la oxidación de piezas y equipos:
- Lave los equipos y la maquinaria con regularidad.
- Guarde los objetos en un lugar seco.
- Inspecciones periódicas de equipos propensos a la corrosión.
- Utilizando materiales resistentes a la corrosión como chapa galvanizada
- Equipos de pintura o recubrimiento
- Uso de desecantes
- Lubricación de piezas móviles
- Aplicación de inhibidor de óxido
¿Es el óxido lo mismo que la corrosión?
No, y comprender la diferencia entre corrosión y óxido es fundamental para distinguir estos términos. El óxido es un tipo de corrosión que afecta al hierro y sus aleaciones. En otras palabras, la corrosión es un término general para el deterioro gradual que sufren los metales mediante reacciones químicas o electroquímicas.
¿Puede llamarse oxidación a la corrosión?
Sí, la oxidación también puede denominarse corrosión. En concreto, se trata de la oxidación del hierro o sus aleaciones para formar óxidos de hierro.
Tabla comparativa: Corrosión vs. Oxidación vs. Óxido
Aquí se presenta una tabla comparativa de varios elementos de corrosión, oxidación y óxido.
|
Elemento |
Corrosión |
Oxidación |
Herrumbre |
|
Definición |
Deterioro del metal debido a reacciones químicas |
Pérdida de electrones de un material |
Corrosión del hierro que forma óxidos. |
|
Efectos |
Pérdida de integridad estructural. |
Cambios en la composición del material |
Formación de fragmentos de color marrón rojizo. |
|
Materiales afectados |
Todos los metales |
Metales y no metales |
Hierro y aleaciones de hierro |
|
reactivos |
Metal, oxígeno, humedad. |
Oxígeno |
Hierro, oxígeno, humedad. |
|
Prevención y control |
Recubrimiento, protección catódica |
Prevenir la exposición al oxígeno |
Galvanización, pintura |
Contáctanos para obtener más información sobre las estrategias preventivas y de protección contra los problemas mencionados.
En conclusión
Los tres fenómenos relacionados con los metales pueden presentar ciertas similitudes, pero, como se ha demostrado en este análisis, cada uno tiene causas y efectos únicos. Los metales y las aleaciones metálicas para el mecanizado CNC y proyectos afines deben seleccionarse en función de cómo responden a estos problemas.
También existen maneras de utilizar distintos metales a pesar de su vulnerabilidad a la oxidación, la corrosión y el óxido. Con nuestros expertos, podrá conocer todos los detalles de estos fenómenos y cómo solucionarlos. Póngase en contacto con Boda para obtener más detalles y Contactar !