Clasificación de los materiales metálicos:
Los materiales metálicos se pueden dividir en dos grandes grupos: férreos y no férreos.
Dentro de los materiales férreos encontramos el hierro y sus aleaciones, que básicamente son acero y fundición.
HIERRO
El hierro es el metal duro más usado, con el 95% en peso de la
producción mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5%)
no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su
potencial magnético. El hierro tiene su gran aplicación para formar los
productos siderúrgicos,
utilizando éste como elemento matriz para alojar otros elementos
aleantes tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas
propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2,1% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición.
ACERO Y FUNDICIÓN
El acero es una aleación de hierro con una cantidad de carbono
variable entre el 0,03% y el 1,075% en peso de su composición,
dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono
mayor al 2,0% se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.
Las
fundiciones son aleaciones hierro-carbono
donde el contenido de carbono varía entre 2,14% y 6,67% (aunque estos
porcentajes no son completamente rígidos). Comúnmente las más usadas
están entre los valores de 2,5% y 4,5%, ya que las de mayor contenido de
carbono carecen de valor práctico en la industria. Además de hierro y
carbono, lleva otros elementos de aleación como silicio, manganeso, fósforo, azufre y oxígeno.
Los principales tipos de fundición son blanca y gris.
Fundición blanca:
- El carbono aparece en forma de cementita.
- La cantitad de silicio es mínima.
- Las velocidades rápidas de enfriamiento favorece la formación de la cementita.
- Tienen una alta resistencia mecánica y dureza, pero también gran fragilidad (propiedades debidas a la cementita), por lo que son difíciles de mecanizar.
Fundición gris:
- Presentan el carbono en forma de grafito laminar.
- Suelen estar aleados con silicio (elemento muy grafitizante).
- Una lenta velocidad de enfriamiento favorece la formación de una
fundición gris ya que la lentitud en las reacciones favorece que se
formen los constituyentes más estables: la cementita se transforma en ferrita y grafito (grafitización). Son fácilmente mecanizables ya que el grafito favorece la salida de la viruta.
METALES NO FÉRREOS
Características: su densidad, su punto de fusión alcanza los 231ºC,
tiene una resistencia de tracción de 5 kg/mm²; en estado puro tiene un
color brillante pero a temperatura ambiente se oxida y lo pierde, en
temperatura ambiente es muy blando y flexible, sin embargo en caliente
es frágil y quebradizo, por debajo de -18ºC se empieza a descomponer
convirtiéndose en un polvo gris. Este proceso se conoce como peste de
estaño; al doblarse se oye un crujido denominado grito de estaño
Aleaciones: las más importantes son el bronce
(cobre y estaño) y las soldaduras blandas (plomo + estaño con
proporciones de este entre el 25% y el 90%) Aplicaciones: sus
aplicaciones más importantes son la fabricación de hojalata y proteger el acero contra la oxidación.
Características: se encuentra en el cobre nativo, la calcopirita, la calcosina, la malaquita y la cuprita;
su densidad es de 8,9 kg/dm, su punto de fusión es de 1083 ºC, su
resistencia de tracción es de 18 kg/mm²; es dúctil, manejable y posee
una alta conductividad eléctrica y térmica. Aleaciones: las más
importantes son el bronce (cobre + estaño), latón que se compone por cobre y cinc. Aplicaciones: Campanas, engranes, cables eléctricos, motores eléctricos.
Características: su densidad es de 8,6 kg/dm³, su punto de fusión es
de 1490 ºC; tiene propiedades análogas al níquel pero no es magnético.
Aleaciones y aplicaciones: se emplea para endurecer aceros para
herramienta (aceros rápidos) y como elemento para fabricación de metales
duros empleados para herramientas de corte.
-Densidad: 4,45 kg/dm3
-Punto de fusión: 1800 °C.
-Resistividad: 0,8 W•mm2/m.
-Resistencia a la tracción: 100Kg/mm2
-Alargamiento: 5%
Características. Se obtiene de la bauxita,
su densidad es de 2,7 kg/dm³, su punto de fusión es de 660 ºC, es muy
ligero e inoxidable, es buen conductor de electricidad y del calor.
Aleaciones y aplicaciones: Al +Mg: se emplea en la aeronáutica y
automoción.
Características: se obtiene de la carnalita, dolomía y magnesita,
su densidad es de 1,74 kg/dm³, su punto de fusión es de 650 ºC. en
estado líquido y en polvo es muy inflamable, tiene un color blanco
parecido al de la plata, es manejable, y es más resistente al aluminio.
Aplicaciones: se emplea en estado duro, tiene pocas utilidades, excepto
en la fabricación de productos pirotécnicos y como desoxidante en los talleres de fundición de acero
Enlace metálico
Un
enlace metálico es un enlace químico que mantiene unidos los átomos (unión entre núcleos atómicos y los electrones de valencia, que se juntan alrededor de éstos como una nube) de los metales entre sí.
Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas. Se trata de líneas tridimensionales que adquieren estructuras tales como: la típica de empaquetamiento compacto de esferas (hexagonal compacta), cúbica centrada en las caras o la cúbica centrada en el cuerpo.
En este tipo de estructura cada átomo metálico está dividido por
otros doce átomos (seis en el mismo plano, tres por encima y tres por
debajo). Además, debido a la baja electronegatividad que poseen los metales, los electrones de valencia son extraídos de sus orbitales. Este enlace sólo puede estar en sustancias en estado sólido.
Los metales poseen algunas propiedades características que los
diferencian de los demás materiales. Suelen ser sólidos a temperatura
ambiente, excepto el mercurio, y tienen un punto de fusión alto.
El enlace metálico es característico de los elementos metálicos. Es
un enlace fuerte, primario, que se forma entre elementos de la misma
especie. Al estar los átomos tan cercanos unos de otros, interaccionan
sus núcleos junto con sus nubes electrónicas, empaquetándose en las tres
dimensiones, por lo que quedan los núcleos rodeados de tales nubes.
Estos electrones libres son los responsables de que los metales
presenten una elevada conductividad eléctrica y térmica,
ya que estos se pueden mover con facilidad si se ponen en contacto con
una fuente eléctrica. Los metales generalmente presentan brillo y son maleables.
Los elementos con un enlace metálico están compartiendo un gran número
de electrones de valencia, formando un mar de electrones rodeando un
enrejado gigante de cationes.
Muchos de los metales tienen puntos de fusión más altos que otros
elementos no metálicos, por lo que se puede inferir que hay enlaces más
fuertes entre los distintos átomos que los componen. La vinculación
metálica es no polar, apenas hay diferencia de electronegatividad
entre los átomos que participan en la interacción de la vinculación (en
los metales, elementales puros) o muy poca (en las aleaciones), y los
electrones implicados en lo que constituye la interacción a través de la
estructura cristalina del metal. El enlace metálico explica muchas
características físicas de metales, tales como maleabilidad, ductilidad, buenos en la conducción de calor y electricidad, y con brillo o lustre (devuelven la mayor parte de la energía lumínica que reciben).
La vinculación metálica es la atracción electrostática entre los
átomos del metal o cationes y los electrones deslocalizados. Esta es la
razón por la cual se puede explicar un deslizamiento de capas, dando por
resultado su característica maleabilidad y ductilidad.
Los átomos del metal tienen por lo menos un electrón de valencia,
no comparten estos electrones con los átomos vecinos, ni pierden
electrones para formar los iones. En lugar los niveles de energía
externos de los átomos del metal se traslapan. Son como enlaces
covalentes identificados.
Propiedades físicas y químicas de los metales
Los metales muestran un amplio margen en sus propiedades
físicas. La mayoría de ellos son de color
grisáceo, pero algunos presentan colores
distintos; el bismuto (Bi) es rosáceo, el cobre (Cu)
rojizo y el oro (Au) amarillo. En otros metales aparece
más de un color, y este
fenómeno se denomina pleocroismo.
Otras propiedades serían:
- densidad: relación entre la masa del
volumen de
un cuerpo y la masa del mismo volumen de
agua.
- estado físico: todos son sólidos a
temperatura ambiente,
excepto el Hg.
- brillo: reflejan la luz.
- maleabilidad: capacidad de lo metales de hacerse
láminas.
- ductilidad: propiedad
de los metales de moldearse en alambre e hilos.
- tenacidad: resistencia que presentan los metales a
romperse por tracción.
- conductividad: son buenos conductores de electricidad
y calor.
Conductividad
Eléctrica y Calorífica. Efecto de la Temperatura.
La más baja conductividad eléctrica la
tiene el bismuto, y la más alta a temperatura ordinaria la
plata. La conductividad en los metales puede reducirse mediante
aleaciones.
Todos los metales se expanden con el calor y se contraen al
enfriarse.
Los materiales
como el oro, la plata o el cobre tienen conductividades
térmicas elevadas y conducen bien el calor. Se piensa que
el libre movimiento de
los electrones es la causa de su alta conductividad
eléctrica y térmica. La principal objeción a
esta teoría
es que en tal caso los metales deben tener un calor
específico superior al que realmente tienen.
Atomicidad
Es el no. total de átomos que intervienen en una
molécula, sin importar si son iguales o diferentes. Por su
atomicidad las moléculas se clasifican en
monoatómicas, diatómicas, triatómicas,
tetratómicas y poliatómicas. En los metales sus
moléculas únicamente son
monoatómicas.
Todo átomo de
metal tiene únicamente un no. limitado de electrones de
valencia con los que se unirá a los átomos vecinos.
Por ello se requiere un amplio reparto de electrones entre los
átomos individuales. El reparto de electrones se consigue
por la superposición de orbitales atómicos de
energía equivalente con los átomos
adyacentes.
Comportamiento
Iónico
Por tener valores bajos
de potencial de ionización, su tendencia es perder
electrones para formar iones positivos o cationes. Por esta
razón los átomos de los metales son
electropositivos y se combinan fácilmente con los
átomos electronegativos de los no metales.
Potencial de
Oxidación
Es la tendencia de una sustancia a ser oxidada. Se mide
en la pila de Daniels y se expresa en voltios (V). E0
= E01 +
E02
La oxidación de un cuerpo corresponde a la
pérdida de electrones y la reducción corresponde a
una ganancia de electrones. Algunos elementos como el cobre y el
mercurio reaccionan lentamente para formar los óxidos,
incluso cuando se les calienta. Los metales inertes, como el
platino, el iridio y el oro únicamente forman
óxidos por métodos
indirectos.
Formación de
Hidruros
Los metales forman hidruros al unirse con el
hidrógeno (H). Sólo en esta función el
hidrógeno trabaja con la valencia –1, ya que los
metales de los grupos IA y IIA
tienen valores de
electronegatividad menor que él.
Para nombrarlos se escribe primero la palabra "Hidruro"
y después el nombre del metal.
- NaH - Hidruro de Sodio
- KH - Hidruro de Potasio
Formación de
Óxidos
Compuestos binarios formados por un metal y oxígeno. Estos compuestos siempre son
neutrales. Hay dos formas para nombrarlos.
Ginebra: Se escribe la palabra "Óxido" seguida
por el metal con la terminación "-ico" si está
utilizando su mayor valencia u "-oso" si utiliza la
menor.
U.I.Q.P.A.: Si escriben las palabras "Óxido de
–" seguidas del metal indicando con no. romano la valencia
que usa.
En ambas formas si el metal tiene valencia única,
sólo se escribirán las palabras "Óxido de
–" y el metal.
Reacción con
Ácidos
Cuando un metal tiene potencial de oxidación
positiva (E0+) libera hidrógeno (H2)
al reaccionar con los ácidos.
Fe + 2HCl FeCl2 + H2
Reacción con el Agua
Únicamente los metales con potencial de
oxidación igual o mayor de +0.83 V reaccionan con el agua
(H2O) liberando H2.
2Na + H2O Na2O + H2
Zn + H20 no hay reacción
Desplazamiento por
Metales Activos.
Galvanizado.
Metales con potencial de oxidación alto ,
desplazan a los metales de menor potencial de sus sales en
solución en procesos
electrolíticos.
Galvanizado: recubrimiento de hierro o
acero con una
capa de cinc como protección a la corrosión. Zn + CuSO4 cc
ZnSO4 + Cu
Metales
Anfóteros
Este tipo de metales, como el Al, Pb, Zn, etc. liberan
hidrógeno de las soluciones
alcalinas formando iones complejos. Zn +2OH-1 +2HOH
H2 +Zn(OH)4-2
Estructura interna de los metales
Se le llama estructura de los metales a la disposición ordenada y
geométrica, en el espacio, de los constituyentes de la materia en estado
sólido (átomos, moléculas y grupos de moléculas). La estructura está
ligada íntimamente con el comportamiento de un metal, por lo que es
conveniente efectuar un estudio elemental de la misma.
Estructura Cristalina: En esta estrucutura, los átomos estánordenados en
el espacio según una red geométrica constituída por la repetición de un
elemento básico llamado cristal. Se conocen catorce redes espaciales
distintas las cuales son las únicas formas posibles de ordenar los
átomos en el espacio. La mayor parte de los metales
cristalizan en las
redes siguientes: cúbica centrada en el cuerpo, cúbica centrada en las caras y
hexagonal compacta.
Estructura
cúbica centrada en el cuerpo
Formada
por un átomo del metal en cada uno de los vértices de
un cubo y un átomo en el centro. Cada átomo de la estructura, está rodeado por ocho átomos
adyacentes y los átomos de los vértices están en
contacto según las diagonales del cubo. Los metales que cristalizan
en esta estructura son: hierro alfa, titanio, tungsteno, molibdeno,
niobio, vanadio, cromo, circonio, talio, sodio y potasio.
Estructura cúbica centrada en las caras
Está
constituida por un átomo en cada vértice y un átomo
en cada cara del cubo.
Cada átomo está rodeado por doce átomos adyacentes
y los átomos de las caras están en contacto. Los metales que cristalizan en esta estructura
son: hierro gama, cobre, plata, platino, oro, plomo y níquel.
Estructura hexagonal compacta
Esta
estructura está determinada por un átomo en cada uno de
los vértices de un prisma hexagonal, un átomo en las bases
del prisma y tres átomos dentro de la celda unitaria.
Cada átomo está rodeado por doce átomos y estos
están en contacto según los lados de los hexágonos
bases del prisma hexagonal. Algunos
metales sufren cambio de estructura a diferentes temperaturas como el
hierro que se presenta como cúbico centrado a temperatura normal
pero cambia a centrado en las caras a 912°C y vuelve a ser cúbico
centrado a 1400°C; cuando un metal cambia su estructura de esta
manera se dice que es alotrópico.
Los metales que cristalizan en esta forma de estructura son: titanio,
magnesio, cinc, berilio, cobalto, circonio y cadmio.
La humanidad y los metales
Su fecha de aparición, duración y contexto varía dependiendo de la región estudiad. El
periodo de la evolución tecnológica de la humanidad caracterizado por
el desarrollo de la metalurgia;comienza antes del V milenio a. C. y
acabaría en cada lugar con la entrada en la Historia, para buena parte
de Europa en el I milenio a. C. El uso de los metales nace en la Península de Anatolia a partir del 5.000 a.C.
De
allí se difunde a Mesopotamia y Egipto: carecen de yacimientos
minerales y se inicia un comercio de metales a través del Mediterráneo,
en busca de cobre y estaño. Este contacto permite la difusión de su
conocimiento y permite el desarrollo cultural de los pueblos que
comerciarán con los orientales. El hombre nesecitó de elementos
fuertes y resistentes que e permitiernan una mejor confeccion de sus
utensilios y armas ; ello lo encontró al emplear los metales desde,
aproximadamente ,el año 4 000 a.c .
Este nuevo momento en el
discurrir de la humnanidad toma, por ello,el nombre de edad de los
metales que se divide en : Edad de Cobre , Edad de Bronce y Edad de
Hierro.
Edad de cobre o calcolitico ( 4000 -3000 a.c )
-El
hombre prehistórico aprendió a usar el cobre, el cual era facil de
obtener debido a sus presencia en la superficie terrestre mezclado con
otros minerales (el hombre aprende el proceso de la metalurgia, a
través de la experimentación o de la casualidad ,caída de cobre al fuego
).Asi construyó vasijas y arma cuyo uso combinaron con la piedra
pulimentada.Caracteristicas:
-Invencion de la metalurgia
-Desarrollo de la agricultura: arado,regadio,estiercol y nuevos cultivos (olivo ,vid...)
-Desarrollo de laganaderia, domesticación del asno y el buey, obtención de leche ,lana ,queso, yogurt...
-Desarrollo de la minería
El cobre, junto con el oro y la plata, es de los primeros metales utilizados en la Prehistoria
Edad de Bronce ( 3 000 - 1 500 a.c )
-El
bronces es resultado de la aleacion de cobre (90%) + estaño (10%)
aproximadamente , obteniendose un metal mas duro y resistente
-Aparición del primer Estado, la primera autoridad política.
-La organización social se ha hecho más compleja que en los poblados neolíticos. Desaparición de la igualdad social
-Surge en el Creciente Fértil hacia el IV milenio a. C
-El
bronce se origina en la actual Armenia, en torno al año 2800 a.C., pero
tambien simultáneamente en la India, Irán, Sumeria y Egipto. Hacia el
2400 a.C. llega al Egeo y hacia el 1700 a.C. a Europa.
-En Europa
central se introdujo hacia el año 1800-1600 y se desarrolla hasta el 700
a.C. En este periodo se generalizan las construcciones megalíticas.
-El mar Egeo es un área de intenso comercio del bronce.
Edad de Hierro (1 500 a.c )
-Es
el estadio en el desarrollo de una civilización en el que se descubre y
populariza el uso del hierro como material para fabricar armas y
herramientas.
- En algunas sociedades antiguas, las tecnologías
metalúrgicas necesarias para poder trabajar el hierro aparecieron de
forma simultánea a otros cambios tecnológicos y culturales, incluyendo
muchas veces cambios en la agricultura, las creencias religiosas y los
estilos artísticos, aunque ese no ha sido siempre el caso.
-El hierro
le permitio al hombre dominarmejor elmedio y ampliar su horizonte
cultural.Los hititas fueron los primeros en usar el hierro
-Los primeros en
trabajar el hierro en abundancia fueron los hititas, hacia el 1300 a.C.,
que lo exportaban a Egipto y a Asiria. En Grecia el hierro entró con
los dorios hacia el 1200 a.C. En el resto de Europa alcanzó su máximo
esplendor hacia el 450 a.C., con la cultura de La Tène.
-El hierro
era un metal mucho más duro y duradero que el bronce, pero también
necesita unas temperaturas mucho mayores para su fundición
Supone un cambio tecnológico consistente en la generalización de la metalurgia para construir los utensilios de trabajo.
La
edad de los metales convive con los primeros pasos de la historia: así
mientras en Mesopotamia y el Creciente Fértil ya había manifestaciones
escritas a Europa occidental estaban llegando las innovaciones
neolíticas de la metalurgia: no debe olvidarse que la humanidad no ha
pasado de una edad a otra en la misma época en todos los lugares, pues
sus progresos no han seguido los mismos pasos en todas partes.
Extracción, producción y reciclado de materiales metálicos.
Los
metales no ferrosos provienen de minerales que se pueden encontrar en
la superficie de la tierra o bien en yacimientos bajo la superficie. En
ambos casos se deben seguir técnicas de explotación eficientes y
rentables.
Refinado o concentrado, también conocido como preparación.
Los
minerales de los que se obtienen los metales no ferrosos nunca se
encuentra en estado puro y en cantidades comerciales, por lo que se
deben separar y preparar. Entre los procesos de preparación más
utilizados está el pulverizar al mineral y luego mezclarlo con agua y un
aceite, para que al aplicar una acción violenta se forme espuma en la
que los elementos metálicos quedan suspendidos. Posteriormente se retira
la espuma y con ella los minerales necesarios para la producción de los
metales no ferrosos.
Fusión.
Los
hornos más utilizados para la fusión de los minerales de metales no
ferrosos son los altos hornos (de menor tamaño que los de arrabio) y los
hornos de reverbero (aquellos en los que la flama ilumina a la carga).
Aunque no todos los metales no ferrosos necesitan ser fundidos primero
para ser procesados.
En
los hornos para la producción de los metales no ferrosos siempre
existen equipos para el control de las emisiones de polvo. Más que una
medida de control de la contaminación ambiental es una necesidad, ya que
los polvos son valiosos porque tienen el mineral que se está procesando
o porque de esos polvos se pueden obtener otros materiales con un valor
representativo o rentable.
Afinado.
Para
lograr las características de calidad y pureza necesarias en los
metales no ferrosos se pueden utilizar diferentes procesos como las
tinas electrolíticas con las que el mineral adquiere niveles de calidad
muy altos.
La mayor parte de los metales que existen pueden fundirse y volver a
procesare creando nuevos metales. Metales como aluminio, plomo, hierro,
acero, cobre, plata y oro son reciclados fácilmente cuando no están
mezclados con otras sustancias, porque pueden ser fundidos y cambiar de
forma o adoptar la misma anterior. De estos materiales, el hierro es el
que tiene mayor demande comercial. El reciclaje del aluminio esta
incrementándose bastante debido a que una lata, producto de reciclaje,
requiere solo una parte de la energía necesaria para elaborar una lata
similar con materas primas. Si recuperáramos todos estos metales serian
una gran fuente de materias primas.
Los yacimientos (de donde se
extraen industrialmente el metal), son depósitos de los mismos y están
siendo poco a poco agotados. En los nuevos yacimientos se debe invertir
mayor capital, ya que se encuentran mas adentrados en la corteza
terrestre y en lugares muy remotos para el centro de producción. El
cobre, desde los 80, procede de lugares como chile, Zambia, Zaire,
Papúa, Nueva-Guinea, lugares muy lejanos del centro de producción. En
1990, para obtener los, casi, 9 millones de toneladas de cobre que se
produjeron hizo falta extraer y reprocesar 990 toneladas de mineral.
Proceso de reciclado:
Se recogen y clasifican los diferentes metales.
Las latas de aluminio y acero se comprimen para llevarlas a la planta de reciclado.
Las latas comprimidas se meten en una trituradora para desmenuzarlas.
Un
enorme imán que se sitúa sobre el metal, separa el acero del aluminio.
Los dos metales tendrán una aventura diferente en su proceso de
reciclaje.
El aluminio se funde y se moldea en lingotes de 25 toneladas.
Los lingotes de aluminio se funden y se pasan por rodillos para formar laminas finas, haciendo así latas nuevas.
En
el caso de acero por ejemplo, las latas de conserva están formadas un
99% de acero, forrado en el interior con una fina capa de estaño
evitando así la oxidación del material que contienen.
Se
colocan estas latas en un cubo con agua sometiéndolo a electricidad y
sustancias químicas, la reacción obtenida es que el estaño flota
separándolo del acero. Para continuar el proceso de reciclaje
El acero puro se lava e introduce en la fundidora para hacer lingotes.
Los lingotes de acero se funden y pasan por rodillos para así formar laminas finas en hojas delgadas para latas nuevas.
Objetos reciclables de metal:
- Latas de conservas
- Latas de cerveza
- Tapas de metal
- Botones de metal
- Papel aluminio
- Bolsa interior de la leche en polvo
- Alfileres
- Alambre
- Cacerola de aluminio
- Etc.
Reciclado del aluminio:
En 1990, mas del 50% de las latas de aluminio fabricadas en EE.UU.
fueron producto del reciclaje. En la actualidad se recicla todo el
aluminio que se produce como recorte durante la fabricación de productos
y una parte importante del resto.
Los expertos aseguran que se
sala suficiente energía reciclando una lata de aluminio como para hacer
funcionar un televisor durante 3 horas y media, además reduce la
contaminación en un 95%.
El reciclado de aluminio sé esta
poniendo de moda ya que todos queremos reciclar aunque a algunos le
importe mas la ganancia económica que la contaminación que producen
estos desechos.
El aluminio no cambia sus características durante
el reciclado por lo que se puede repetir indefinidamente, además los
botes se pueden hacer enteramente con metal reciclado.
Hay muchos
modos de reciclar botes. En algunos países el reciclado viene impuesto
por la legislación y se gestiona a través de consorcios. En otros países
el reciclado es voluntario. Esta actividad la organiza organizaciones
voluntarias, proyectos escolares, el ayuntamiento, etc.
Oxidación y corrosión
Los materiales están expuestos continuamente a los más diversos ambientes de interacción material-ambiente provoca, en muchos casos, la pérdida o deterioro de las propiedades físicas del material. Los mecanismos de deterioro son diferentes según se trate de materiales metálicos, cerámicos o polímeros (plásticos). Así, en el hierro, en presencia de la humedad y del aire, se transforma en óxido, y si el ataque continúa acaba destruyéndose del todo. Desde el punto de vista económico, la corrosión ocasiona pérdidas muy elevadas.
En los materiales metálicos, el proceso de deterioro se llama oxidación y corrosión. Por otro lado, en los
cerámicos las condiciones para el deterioro han de ser extremas, y hablaremos también de corrosión. Sin embargo, la pérdida de las propiedades de los materiales polímeros se denomina degradación. En el deteriores de materiales podemos distinguir dos procesos:
1.Oxidación directa
Resulta de la combinación de los átomos metálicos con los de la sustancia agresiva.
2.Corrosión electroquímica o corrosión en líquidos.
En este caso, el metal es atacado por un agente corrosivo en presencia de un electrolito.
Un electrolito es cualquier sustancia, normalmente líquida, que contiene iones libres, que se comportan como un medio conductor eléctrico.
Normalmente un electrolito es una disolución, en la que el disolvente suele ser agua y el soluto otra sustancia. El ejemplo más conocido es el agua del mar (el cloruro sódico es un agente corrosivo), que actúa como electrolito.
Los procesos de corrosión son procesos electroquímicos, ya que en la superficie
del metal se generan “micropilas galvánicas” en las que la humedad actúa como
electrolito. El metal actúa como ánodo (polo positivo) y, por lo tanto, se disuelve. Así,
el electrolito actúa como medio conductor a través del cual viajan las cargas que
abandonan los electrones del ánodo que se corroe, el metal.
Existe un tipo de corrosión de tipo electroquímico que aparece cuando se juntan
metales diferentes o son conectados eléctricamente. Al producirse el contacto, el
metal más electronegativo desempeña el papel de ánodo y, por tanto, sufre la
corrosión.
Protección contra la oxidación y la corrosión
Impedir la corrosión implica impedir reacciones electroquímicas. Es decir,
eliminar la posible presencia de un electrolito que actúe como medio conductor para
facilitar una reacción de transferencia de electrones desde un metal anódico. Así, las
soluciones podrían ser:
a) Protección por recubrimiento: Es decir, crear una capa o barrera que aisle el metal
del entorno. Dentro de este tipo de protección podemos hallar
a) Recubrimientos no metálicos: siendo los más comunes...
· Pinturas y barnices: Es económico y exige que la superficie esté limpia de óxidos y grasas
· Plásticos: Son muy resistentes a la oxidación y son flexibles, pero apenas resisten el calor. El más empleado es el PVC.
· Esmaltes y cerámicos: Tiene la ventaja de resistir las altas
temperaturas y el desgastes.
b) Recubrimientos metálicos:
· Inmersión : Se recubre el metal a proteger en un baño de metal fundido. El metal al solidificar forma una fina capa protectora. Los metales más empleados son...
a) Estaño (la técnica se llama estañado): latas de conserva
b) Aluminio: (la técnica se llama aluminización): Es económico y con
calidad.
c) Plomo: (la técnica se llama plombeado): Para recubrir cables y
tuberías.
d) Cinc: (la técnica se llama galvanizado): Para vigas, vallas, tornillos,...
y otros objetos de acero.
· Electrodeposición : En este caso se
hace pasar corriente eléctrica entre
dos metales diferentes que están
inmersos en un líquido conductor que
hace de electrolito. Uno de los
metales será aquel que hará de
ánodo, el cual se oxidará y
sacrificará. El otro metal, el que se
desea proteger, hará de cátodo y
ambos estarán inmersos en el
electrolito que estarán en una cuba. Cuando pasa la corriente
eléctrica, sobre el metal catódico se crea una fina capa protectora
hecha del material procedente del metal anódico, pues la pila obliga a
ceder electrones al ánodo que alcanzarán al cátodo. Cuando el metal
que hace de cátodo y se desea proteger es acero y el otro que va a
protegerlo (que hace de ánodo) es cinc, el proceso se llama
galvanizado.
b) Protección por capa química: Se provoca la reacción de las piezas con un agente
químico que forme compuestos en su superficie que darán lugar a una capa protectora.
Por ejemplo:
▪ Cromatizado: Se aplica una solucion de ácido crómico sobre el metal a
proteger. Se forma una capa de óxido de cromo que impide su corrosión.
▪ Fosfatación: Se aplica una solución de ácido fosfórico y fosfatos sobre el
metal. Se forma una capa de fosfatos metálicos que la protegen del
entorno.
c) Protección catódica: Se fuerza al metal a comportarse como un cátodo, suministrándole
electrones. Se emplea otro metal que estará en contacto con el metal que se desea proteger, llamado “ánodo de sacrificio”, el cual se corroe y acaba destruyéndose aportando electrones al metal. En definitiva, el metal “ánodo de sacrificio” se pone en contacto con el metal a proteger el cual recibe electrones del primero. Se necesita la
presencia de un electrolito. Se emplea mucho en tuberías enterradas.
d) Inhibidores: Se trata de añadir productos químicos al electrolito para disminuir la
velocidad de la corrosión. Ejemplo: Sales de cromo. Se echan a los radiadores de los
coches.
