¿Qué es la corrosión galvánica / corrosión bimetálica / corrosión de metales diferentes?

¿Qué es la corrosión galvánica / corrosión bimetálica / corrosión de metales diferentes?

La corrosión galvánica (también llamada corrosión bimetálica) es un proceso electroquímico en el que un metal se corroe preferentemente cuando está en contacto eléctrico con otro, en presencia de un electrolito. Una reacción galvánica similar se explota en las celdas primarias para generar un voltaje eléctrico útil para alimentar dispositivos portátiles.

El contacto entre metales diferentes ocurre con frecuencia, pero a menudo no es un problema. La cabeza de aluminio en un bloque de hierro fundido, la soldadura en una tubería de cobre, el galvanizado en una correa de acero y el cierre de acero en una lámina de aluminio son ejemplos comunes.

¿Qué causa la corrosión galvánica?

 

Para que se produzca corrosión galvánica o diferente o electrolítica, se deben cumplir tres condiciones:

 

  • La unión metálica debe estar húmeda con un líquido conductor.
  • Debe haber contacto metal con metal.
  • Los metales deben tener potenciales suficientemente diferentes.

Mojar la articulación

 

El líquido conductor (o electrolito) podría ser agua de lluvia o agua absorbida en depósitos superficiales si la humedad relativa (HR) es lo suficientemente alta o incluso una simple condensación. Si los depósitos son sal marina, comenzarán a disolverse si la HR excede el 34% debido al cloruro de magnesio. Cuanto mayor es la conductividad, más severos son los efectos galvánicos. La contaminación salina o industrial aumenta significativamente la conductividad del agua, por lo que los efectos galvánicos son normalmente más severos cerca de la costa o en áreas industriales pesadas. Baja conductividad, el agua de lluvia pura solo causará ligeros efectos galvánicos. Una complicación es que durante la evaporación, las películas de agua se vuelven más conductoras, por lo que inicialmente el agua benigna puede causar efectos galvánicos bastante activos a medida que el líquido en la grieta debajo de un perno o abrazadera se concentra más. El agua puede excluirse por diseño o el uso de selladores adhesivos o pintando el metal noble durante 30 a 50 mm más allá de la unión para evitar el transporte de átomos (iones) cargados en cualquier película delgada de agua. Pintar el metal activo (acero al carbono o aluminio o zinc) puede causar agujeros profundos en los defectos del recubrimiento.

 

Contacto metal con metal

 

La corrosión galvánica solo puede ocurrir si los metales diferentes están en contacto eléctrico. El contacto puede ser directo o por una tubería externa o alambre o perno. Si los metales diferentes están aislados entre sí por tiras de plástico, arandelas o manguitos adecuados, entonces no puede ocurrir corrosión galvánica. La pintura no es un aislante eléctrico confiable, especialmente debajo de cabezas de pernos o tuercas o arandelas o cerca de bordes de láminas de metal. La pintura generalmente se daña durante la instalación o por movimientos posteriores. Tenga en cuenta que la capa de película de óxido de cromo en el acero inoxidable es muy delgada y no es un aislante eléctrico. Por lo tanto, la película de óxido de cromo no evitará la corrosión galvánica.

 

Diferencias potenciales

 

Todos los metales se disuelven en cierta medida cuando se humedecen con un líquido conductor. El grado de disolución es mayor con metales activos o de sacrificio como el magnesio y el zinc y tienen el potencial más negativo. En contraste, los metales nobles o pasivos como el oro o el grafito son relativamente inertes y tienen un potencial más positivo. El acero inoxidable está en el medio, aunque es más noble que el acero al carbono. El potencial se puede medir con un electrodo de referencia y se utiliza para construir una serie galvánica como se muestra en la página 2 (Norma ASTM G82).

Cuando dos metales están conectados y en contacto con un líquido conductor, el metal más activo corroe y protege al metal noble. El zinc es más negativo que el acero y, por lo tanto, el revestimiento de zinc de acero galvanizado se corroe para proteger el acero de arañazos o bordes cortados. Los aceros inoxidables, incluidos 304 y 316, son más positivos que el zinc y el acero, por lo que cuando el acero inoxidable está en contacto con el acero galvanizado y está mojado, el zinc se corroe primero, seguido del acero, mientras que el acero inoxidable estará protegido por esta actividad galvánica y no se corroe. La tasa de ataque galvánico se rige por el tamaño de la diferencia de potencial.

El gráfico muestra que los aceros inoxidables tienen dos rangos de potencial. El comportamiento pasivo habitual se muestra por la eclosión ligera. Sin embargo, si la película pasiva se rompe, el acero inoxidable se corroe y su potencial está en el rango de la barra oscura.

Como regla general, si la diferencia de potencial es menor a 0.1 voltios, entonces es poco probable que la corrosión galvánica sea significativa.

Si se cumplen las tres condiciones, entonces la corrosión galvánica es probable y la tasa de corrosión estará influenciada por el área relativa y la densidad de corriente entregada por el metal noble.

 

Área de superficie húmeda relativa

 

Si un metal noble como el acero inoxidable tiene una gran área de superficie en contacto con el electrolito mientras que el metal de sacrificio (como el aluminio) tiene una superficie muy pequeña en contacto con el electrolito, entonces el acero inoxidable generará una gran corriente de corrosión que generará concentrarse en una pequeña área de metal sacrificado. El aluminio se corroerá rápidamente, por lo que no son aceptables los sujetadores de aluminio en acero inoxidable. Sin embargo, con frecuencia se usa un tornillo inoxidable en aluminio, aunque la corrosión del aluminio inmediatamente alrededor del acero inoxidable es bastante posible. Esto se debe a que la proporción de sujetador noble humedecido en un metal activo puede cambiar de una proporción de 1:50 a 1: 1 durante el secado después de una tormenta. Si los contaminantes son significativos, esto significa que evitar pares de metales diferentes puede ser una opción preferida para prevenir el ataque galvánico.

Los sujetadores galvanizados en acero inoxidable también perderán zinc más rápidamente que las exposiciones independientes. Una desventaja adicional es que el producto de corrosión cambiará de blanco a naranja cuando la corrosión alcance la aleación de zinc-hierro cerca del fondo de la capa galvanizada. Después de eso, comienza la corrosión del sujetador de acero al carbono, nuevamente a un ritmo más rápido que las exposiciones independientes.

Como regla general, si el área mojada del metal corroído es 10 veces el área mojada del metal noble, entonces los efectos galvánicos no son graves, aunque cuanto mayor sea la relación, menor será el efecto.

 

Densidad de corriente disponible

El acero inoxidable tiene una película pasiva efectiva, por lo que la corriente de corrosión disponible que pueden transportar los átomos cargados (iones) es bastante baja. Si se compara el comportamiento de una pareja de cobre / acero y una de acero inoxidable / acero, el acoplamiento de cobre / acero es un problema galvánico más significativo a pesar de la separación potencial similar de 0,35 voltios.

 

Los ejemplos de pares galvánicos aceptables incluyen:

El potencial de aleación de cobre es más activo que el acero inoxidable y proporciona una corriente de protección catódica para limitar la picadura del eje de acero inoxidable o el ataque de grietas en el manguito del rodamiento. La profundidad de pérdida de la aleación de cobre es baja porque tiene un área muy grande en comparación con el eje expuesto.

Los colgadores de tubos de acero galvanizado se utilizan para colgar tuberías de acero inoxidable externamente alrededor de plantas químicas. La relación del área de superficie es mala con un área grande de acero inoxidable a un área pequeña de zinc / acero activo, pero el agua de lluvia generalmente es de conductividad bastante baja y la vida útil de 20 años es normal.

En las industrias del agua, se ha evitado la irritación entre roscas de acero inoxidable y tuercas mediante el uso de tuercas de bronce de aluminio en pernos o pernos de acero inoxidable. Aunque el bronce de aluminio es más activo que el acero inoxidable, la conductividad del agua y, por lo tanto, la tasa de corrosión, generalmente es bastante baja. Las tuercas requerirán reemplazo, pero solo en los momentos de mayor revisión.

La diferencia de potencial entre el pasivo 304 y el pasivo 316 es pequeña, por lo que no se espera corrosión galvánica del 304, incluso con relaciones de área grande.

Los pares de materiales inaceptables incluyen: un sello de goma con una carga de negro de carbón tan alta (para resistencia a los rayos UV) que es conductora y provoca el ataque galvánico de un tornillo o pasador de acero inoxidable. Las juntas que incorporan grafito han causado problemas similares para las bridas de acero inoxidable y no deben usarse para agua de mar independientemente de la aleación de acero inoxidable. No se permiten fijaciones de acero inoxidable sin aislar para láminas de paredes o techos Colorbond® ya que la corriente galvánica del corrosivo Zincalume® ampolla la pintura.

Serie galvánica

 

Descargo de responsabilidad importante

Las recomendaciones técnicas contenidas en esta publicación son necesariamente de carácter general y no se debe confiar en ellas para aplicaciones específicas sin antes obtener un asesoramiento competente.


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