La corrosió és un procés pel qual el ferro es degrada per la presència de diversos agents oxidants al medi ambient. La corrosió adopta moltes formes i pot tenir moltes causes. Un exemple habitual és el procés d’oxidació, en què el ferro s’oxida en presència d’humitat. La corrosió és un greu problema per als fabricants d’edificis, vaixells, avions, automòbils i altres productes metàl·lics. Per exemple, quan s’utilitza ferro com a part d’un pont, la integritat estructural del ferro, que es pot danyar per corrosió, és fonamental per a la seguretat de les persones que fan servir el pont. Vegeu el pas 1 següent per començar a aprendre a protegir el ferro de l’amenaça de corrosió i a frenar la velocitat de corrosió.
Pas
Mètode 1 de 3: comprensió dels tipus comuns de corrosió del ferro
Com que actualment s’utilitzen tants tipus de ferro diferents, els constructors i fabricants han de protegir-se contra molts tipus de corrosió. Cada ferro té propietats electroquímiques úniques que determinen a quin tipus de corrosió (si n'hi ha) és susceptible. La taula següent descriu alguns ferros habituals i els tipus de corrosió que poden patir.
| Ferro | Vulnerabilitat a la corrosió del ferro | Tècniques Generals de Prevenció | Activitat galvànica * |
|---|---|---|---|
| Acer inoxidable (passiu) | Atac uniforme, galvànic, perforat, esquerdat (tot principalment en aigua de mar) | Neteja, recobriment protector o segell | Baixa (les formes inicials de corrosió formen una capa protectora d'oxidació) |
| Ferro | Atac uniforme, galvànic, esquerda | Neteja, recobriment o segell protector, galvanització, anti-òxid | Alt |
| Llautó | Atac uniforme, desincificació, estrès | Neteja, recobriment protector o segellat (generalment oli o vernís), afegint plom, alumini o arsènic als aliatges | Actualment |
| Alumini | Galvànic, forats, esquerdes | Neteja, recobriment o segell protector, ànode, galvanització, protecció catòdica, aïllament elèctric | Alta (la corrosió inicial forma una capa d’oxidació resistent) |
| Coure | Galvànic, forat, taca estètica | Neteja, recobriment protector o segellat, afegint níquel a aliatges metàl·lics (especialment per a salmorra) | Baixa (la corrosió inicial forma una pàtina de retenció) |
* Tingueu en compte que la columna "Activitat galvànica" fa referència a l'activitat química del ferro relacionada, tal com es descriu a la taula galvànica de la font de referència. Als efectes d'aquesta taula, "com més gran sigui l'activitat galvànica del ferro, més ràpidament experimentarà una corrosió galvànica quan es combini amb un ferro menys actiu".
Pas 1. Eviteu la corrosió d'un atac uniforme protegint la superfície del ferro
La corrosió d'atac uniforme (de vegades reduïda a corrosió "uniforme") és un tipus de corrosió que es produeix, en conseqüència, de manera uniforme sobre les superfícies metàl·liques exposades. En aquest tipus de corrosió, tota la superfície del ferro és atacada per la corrosió i, per tant, la corrosió es produeix a un ritme uniforme. Per exemple, si un sostre metàl·lic sense protecció està exposat regularment a la pluja, tota la superfície del sostre estarà en contacte amb la mateixa quantitat d’aigua i, per tant, es corroirà a un ritme uniforme. La forma més senzilla de protegir-se de l'atac uniforme sol col·locar una barrera protectora entre la baia i l'agent corrosiu. Això podria ser una sèrie de coses: pintura, segells d’oli, o una solució electroquímica, com ara un recobriment de zinc galvanitzat.
En situacions subterrànies o d’immersió, un escut catòdic també és una bona opció
Pas 2. Eviteu la corrosió galvànica tallant el flux d’ions d’un ferro a un altre
Una forma important de corrosió que es pot produir independentment de la força física del ferro implicat és la corrosió galvànica. La corrosió galvànica es produeix quan dos ferros amb diferents potencials d’elèctrodes entren en contacte amb la presència d’un electròlit (com l’aigua salada) que crea un camí de conducció elèctrica entre ells. Quan això passa, els ions de ferro flueixen del ferro més actiu al ferro menys actiu, cosa que provoca que el ferro més actiu es corroixi més ràpidament i el ferro menys actiu es corrodi més lentament. En termes pràctics, això significa que la corrosió es desenvoluparà sobre el ferro més actiu en el punt de contacte entre els dos ferros.
- Qualsevol mètode de protecció que impedeixi el flux d’ions entre els ferros pot aturar la corrosió galvànica. Donar una capa protectora al ferro pot ajudar a evitar que els electròlits de l’entorn creïn un camí de conducció elèctrica entre els dos ferros, els processos de protecció electroquímica com la galvanització i l’ànode també funcionen bé. També podeu evitar la corrosió galvànica de les zones aïllants elèctriques de ferro en contacte.
- A més, l’ús de protecció catòdica o ànode pot protegir l’important ferro de la corrosió galvànica. Vegeu a continuació per obtenir més informació.
Pas 3. Eviteu la corrosió mitjançant picades protegint la superfície del ferro, evitant les fonts de clorur de l’entorn i evitant rascades i ratllades
El pit és una forma de corrosió que té lloc a escala microscòpica però que pot tenir conseqüències importants. Els forats són una de les principals preocupacions del ferro que deriva de la seva resistència a la corrosió d’una fina capa de compost passiu a la seva superfície, ja que aquesta forma de corrosió pot provocar falles estructurals en situacions en què un recobriment protector normalment ho impediria. Es produeixen forats quan un petit tros de ferro perd la seva capa protectora passiva. Quan això es produeix, la corrosió galvànica es produeix a escala microscòpica, cosa que condueix a la formació de petits forats al ferro. En aquest forat, el medi ambient és ric en àcid, cosa que accelera el procés. Normalment s’eviten els forats aplicant una capa protectora a la superfície metàl·lica i / o utilitzant protecció catòdica.
L’exposició a un entorn alt de clorur (com, per exemple, aigua salada) pot accelerar el procés de perforació
Pas 4. Eviteu la fissuració de la corrosió minimitzant els espais reduïts al disseny de l'objecte
La corrosió per esquerdes es produeix en espais d'objectes metàl·lics on l'accés al fluid circumdant (aire o líquid) és molt pobre, per exemple, sota els cargols, sota les volanderes, sota els percebes o entre les articulacions de frontissa. La corrosió per esquerdes es produeix quan la bretxa entre les superfícies metàl·liques és prou àmplia per permetre l’entrada del líquid, però prou estreta perquè el líquid sigui difícil d’escapar i quedi estancat. L’entorn d’aquest petit espai es torna corrosiu i el ferro comença a corroir-se en un procés similar a la corrosió per esquerdes. La prevenció d’esquerdes per corrosió sol ser un problema de disseny. Mitjançant la minimització de la presència de buits estrets en la construcció d’objectes metàl·lics mitjançant la cobertura d’aquests buits o la circulació, és possible minimitzar la corrosió de les esquerdes.
La corrosió per esquerdes és una preocupació especial quan es manipula ferro com l’alumini que té una capa de protecció exterior passiva, ja que els mecanismes de corrosió per esquerdes poden contribuir a la ruptura d’aquest recobriment
Pas 5. Eviteu la corrosió per fissures per estrès utilitzant només càrregues segures i / o recuit
El cracking per corrosió per esforç (SCC) és una forma de fallida estructural relacionada amb la corrosió que preocupa els enginyers que dissenyen estructures de construcció que suportin càrregues crítiques. Amb l’aparició de SCC, el ferro que suporta la càrrega forma esquerdes i fractures per sota del límit de càrrega, en casos greus, en menor mesura. En presència d’ions corrosius, petites esquerdes microscòpiques al ferro causades per l’estrès a la tracció de les càrregues pesades s’estenen a mesura que els ions corrosius arriben a la punta de la fissura. Això fa que l’esquerda s’engrandeixi lentament i pugui provocar un fracàs estructural. El SCC és particularment perillós perquè es pot produir fins i tot en presència de materials generalment menys corrosius per al ferro. Això significa que aquesta corrosió nociva es produeix mentre la resta de la superfície del ferro no es veu afectada.
- Prevenir SCC és en part un problema de disseny. Per exemple, seleccionar materials que siguin resistents a SCC a l’entorn on operarà el ferro i assegurar-se que el material ferrós sigui provat correctament per esforç pot ajudar a prevenir SCC. A més, el procés d'enfortiment del ferro pot eliminar l'estrès residual del disseny.
- Se sap que el SCC s’agreuja a causa de les altes temperatures i la presència de fluids que contenen clorur dissolt.
Mètode 2 de 3: Prevenció de la corrosió amb solucions domèstiques
Pas 1. Pinta la superfície del ferro
Possiblement, el mètode més comú i econòmic per protegir el ferro de la corrosió és simplement cobrir-lo amb una capa de pintura. El procés de corrosió implica la humitat i agents oxidants que interactuen amb la superfície del ferro. D’aquesta manera, si el ferro està recobert d’una barrera protectora de pintura, ni la humitat ni els agents oxidants poden entrar en contacte amb el ferro mateix i no es produeix corrosió.
- No obstant això, la pintura en si mateixa és propensa a la degradació. Torneu a pintar-lo sempre que es trenqui, esgoti o es faci malbé alguna cosa. Si la pintura es degrada de manera que el ferro quedi exposat, assegureu-vos que inspeccioneu si hi ha corrosió o danys al ferro exposat.
-
Hi ha molts mètodes per pintar superfícies metàl·liques. Els treballadors del metall solen utilitzar diversos d'aquests mètodes per garantir que tots els objectes metàl·lics obtinguin un recobriment complet. A continuació es mostren alguns mètodes de mostra amb comentaris sobre el seu ús:
- Pinzell: s'utilitza per a espais difícils d'accés.
- Rodet: s’utilitza per cobrir grans espais. Barat i fàcil.
- Polvoritzador d’aire: s’utilitza per cobrir grans espais. Més ràpid però no tan fàcil com un corró (malgastant pintura).
- Polvorització sense aire / Polvorització electrostàtica sense aire: s’utilitza per cobrir grans espais. Ràpid i permet diferents graus de consistència gruixuda / fina. No és tan malgastador com l’aigua regular. L’equip és bastant car.
Pas 2. Utilitzeu pintura marina per a ferro exposat a l'aigua
Els objectes metàl·lics que estan en contacte regularment (o constantment) amb l’aigua, com les embarcacions, requereixen pintura especial per protegir-se de l’alta probabilitat de corrosió. En aquesta situació, la corrosió "normal" en forma d'oxidació no és l'única preocupació (encara que és bastant gran), ja que la vida marina (percebes, etc.) pot créixer sobre ferro desprotegit que pot ser una font de desgast i corrosió addicional. Per protegir objectes metàl·lics com vaixells i altres, assegureu-vos d’utilitzar una pintura marina epoxi d’alta qualitat. Aquest tipus de pintura no només protegeix el ferro de la humitat, sinó que també impedeix el creixement de la vida marina a la seva superfície.
Pas 3. Apliqueu lubricació protectora a les parts metàl·liques en moviment
Per a superfícies metàl·liques planes i estàtiques, la pintura fa un treball excel·lent per mantenir la humitat allunyada i evitar la corrosió sense afectar la usabilitat del ferro. Tot i així, la pintura no sol ser adequada per moure peces metàl·liques. Per exemple, si pinteu sobre una frontissa de la porta, quan s’assequi, mantindrà la frontissa, bloquejant-ne el moviment. Si obriu la porta, la pintura s’esquerdarà i deixarà espai perquè la humitat arribi al ferro. Una millor opció per a peces ferroses com ara frontisses, juntes, eixos, etc. és una lubricació insoluble en aigua adequada. Aquesta capa completa de lubricant repel·leix la humitat alhora que garanteix un moviment suau i fàcil de les parts metàl·liques.
Com que els lubricants no s’assequen al lloc com la pintura, es poden degradar amb el pas del temps i requereixen una reutilització regular. Torneu a aplicar la lubricació periòdicament a les peces metàl·liques per garantir que siguin efectives com a segell protector
Pas 4. Netegeu bé la superfície metàl·lica abans de pintar-la o lubricar-la
Tant si utilitzeu pintura normal, pintura marina o un lubricant / segellat de protecció, assegureu-vos que la planxa estigui neta i seca abans d’iniciar el procés d’aplicació. Assegureu-vos que el ferro estigui lliure de brutícia, greixos, residus de soldadura o corrosió, ja que això podria malgastar el vostre esforç contribuint a la corrosió en el futur.
- El sòl, l’oli i altres deixalles poden interferir amb la pintura i la lubricació evitant que la pintura o el lubricant s’adhereixin directament a la superfície metàl·lica. Per exemple, si pinteu sobre una làmina d’acer amb un tros de ferro a la part superior, la pintura s’assecarà a la part superior del molí, deixant espai buit al ferro que hi ha a sota. Si i quan cau l’afilador. La part exposada serà susceptible a la corrosió.
- Si pinteu o lubriqueu una superfície de ferro amb corrosió preexistent, el vostre objectiu hauria de ser que la superfície sigui la més llisa i normal possible per garantir la millor adhesió possible del segell al ferro. Utilitzeu un raspall de filferro, paper de sorra i / o eliminador d’òxid químic per eliminar la màxima corrosió possible.
Pas 5. Mantingueu els productes de ferro sense protecció allunyats de la humitat
Com s’ha assenyalat anteriorment, la majoria de les formes de corrosió s’exacerben amb la humitat. Si no podeu aplicar una capa protectora de pintura o segell a la planxa, heu de procurar que no estigui exposada a la humitat. Fer l’esforç per mantenir les eines de ferro desprotegides en sec pot augmentar la seva utilitat i allargar la seva vida efectiva. Si el ferro està exposat a l’aigua o a la humitat, assegureu-vos de netejar-lo i assecar-lo immediatament després d’utilitzar-lo per evitar que s’iniciï la corrosió.
A més de controlar l'exposició a la humitat mentre s'utilitza, assegureu-vos de guardar objectes metàl·lics a l'interior, en un lloc net i sec. Per a articles de grans dimensions que no caben en un armari o armari, cobreixi l'article amb un drap. Això ajuda a repel·lir la humitat de l’aire i evita que s’acumulin pols a la superfície
Pas 6. Assegureu-vos que la superfície metàl·lica estigui el més neta possible
Després de cada ús d’un objecte metàl·lic, independentment de si el metall està pintat o no, assegureu-vos de netejar la seva superfície funcional, eliminant brutícia, greix o pols. L’acumulació de brutícia a la superfície metàl·lica pot contribuir al desgast del ferro i / o del seu recobriment protector, provocant una corrosió al llarg del temps.
Mètode 3 de 3: Prevenció de la corrosió amb solucions electroquímiques avançades
Pas 1. Utilitzeu el procés de galvanització
El ferro galvanitzat és ferro que s’ha recobert amb una fina capa de zinc per protegir-lo de la corrosió. El zinc és més actiu químicament que el ferro subjacent, de manera que s’oxida quan s’exposa a l’aire. Un cop s’oxida la capa de zinc, forma una capa protectora que evita la corrosió del ferro subjacent. El tipus de galvanització més comú actual és un procés anomenat galvanització per immersió en calent en el qual una peça de ferro (generalment acer) es troba immersa en zinc fos calent per obtenir un recobriment uniforme.
-
Aquest procés consisteix en la manipulació de productes químics industrials, alguns dels quals són perillosos a temperatura ambient, a temperatures molt altes i no han de ser intentats per ningú que no sigui un professional format. A continuació es mostren els passos bàsics del procés de galvanització per immersió en calent per a l’acer:
- L'acer es neteja amb una solució calenta per eliminar la brutícia, l'oli, la pintura, etc., i després esbandida a fons.
- L'acer es submergeix en àcid per eliminar les escates del molí i després esbandida.
- Un material anomenat "flux" s'aplica a l'acer i es deixa assecar. Això ajuda a que la capa final de zinc s’adhereixi a l’acer.
- L'acer es submergeix en zinc calent i es deixa arribar a la temperatura del zinc.
- L'acer es refreda en un "tanc de refrigeració" ple d'aigua.
Pas 2. Utilitzeu l’ànode de sacrifici
Una manera de protegir els objectes ferrosos de la corrosió és fixar-hi elèctricament un metall reactiu petit anomenat "ànode de sacrifici". A causa de la relació electroquímica entre el cos de ferro més gran i el petit cos reactiu (que es descriu breument a continuació), només el ferro petit i reactiu sofrirà corrosió, deixant intacte el ferro gran i important. Quan l’ànode de sacrifici es corroeix completament, s’ha de substituir o es corrodirà el ferro més gran. Aquest mètode de protecció contra la corrosió s'utilitza normalment per a estructures enterrades com ara tancs d'emmagatzematge subterranis o objectes que estan en contacte constant amb l'aigua, com ara embarcacions.
- L'ànode sacrificial està format per diversos tipus de ferro reactiu. El zinc, l’alumini i el magnesi són els tres ferros més habituals que s’utilitzen amb aquesta finalitat. A causa de les propietats químiques d'aquests materials, el zinc i l'alumini s'utilitzen habitualment per a materials ferrosos en aigua salada, mentre que el magnesi és més adequat per a usos d'aigua dolça.
- Els ànodes sacrificis es poden utilitzar a causa del propi procés químic de corrosió. Quan un objecte de ferro es corroeix, es formen de forma natural àrees químicament similars a l’ànode i el càtode d’una cèl·lula electroquímica. Els electrons flueixen des de l’ànode a la superfície del ferro fins a l’electròlit circumdant. Com que l’ànode de sacrifici és molt reactiu en comparació amb el ferro que es protegeix, l’objecte en si es converteix en altament catòdic en comparació i, per tant, els electrons flueixen fora de l’ànode de sacrifici, provocant que es corrodi, però no la resta del ferro.
Pas 3. Utilitzeu "corrent impressionat"
Atès que el procés electroquímic darrere de la corrosió del ferro implica el flux d’electricitat en forma d’electrons que surten del ferro, és possible utilitzar una font de corrent elèctric extern per controlar el flux corrosiu i evitar la corrosió. Aquest procés (anomenat "corrent impressionat") és una càrrega contínua de ferro negativa sobre el ferro protegit. Aquesta càrrega desborda el flux provocant la sortida d’electrons del ferro, evitant la corrosió. Aquest tipus de protecció s'utilitza normalment per a estructures de ferro enterrades, com ara tancs d'emmagatzematge i canonades.
- Tingueu en compte que el tipus de corrent elèctric que s’utilitza per als sistemes de protecció de corrent impressió sol ser de corrent continu (CC).
- Normalment, es genera un corrent impressionat que evita la corrosió enterrant dos ànodes de ferro a terra a prop d’un objecte metàl·lic protegit. El corrent elèctric s’envia a través del cable aïllant de l’ànode, que després flueix a través del terra i cap a l’objecte metàl·lic. L’electricitat flueix a través d’objectes de ferro i després torna a la font d’electricitat (generadors, rectificadors, etc.) a través de cables aïllants.
Pas 4. Utilitzeu l'anodització
L’anodització és una capa protectora especial de superfície que s’utilitza per protegir el ferro de la corrosió. Si heu vist alguna vegada un mosquetó de ferro de color clar, heu vist una superfície de ferro anoditzada de colors. En lloc d’aplicar físicament un recobriment protector, com la pintura, l’anodització utilitza un corrent elèctric per donar al ferro una capa protectora que evita gairebé totes les formes de corrosió.
- El procés químic darrere de l’anodització implica el fet que molts ferros, com l’alumini, formen naturalment productes químics anomenats òxids quan estan en contacte amb l’oxigen de l’aire. Això fa que el ferro tingui normalment una fina capa d’òxid exterior que protegeixi (en diferents graus, segons el ferro) contra la corrosió. El corrent elèctric utilitzat en el procés d’anodització sol generar una producció més gruixuda d’aquest òxid a la superfície del ferro del que és habitual, proporcionant una gran protecció contra la corrosió.
-
Hi ha diverses maneres de donar ferro. A continuació es mostren els passos bàsics d’un dels processos d’anodització. Vegeu Com anoditzar l’alumini per obtenir més informació.
- L’alumini es neteja i es desengrassa.
- Les impureses de la superfície d’alumini s’eliminen amb una solució de desemmotllament.
- L'alumini es col·loca en un bany àcid a corrent i temperatura constants (per exemple, 12 amperes / sq ft i 21-22 graus C).
- L'alumini es retira i esbandida.
- L’alumini s’introdueix opcionalment al colorant a 38-60 graus C (100-140 graus F).
- Es segella l'alumini submergint-lo en aigua bullent durant 20-30 minuts.
Pas 5. Utilitzeu ferro passiu
Com s’ha indicat anteriorment, una mica de ferro forma naturalment una capa d’òxid protector quan s’exposa a l’aire. Una mica de ferro forma aquesta capa d’òxid de manera tan eficaç que queda inactiva químicament. Diem que el ferro és "passiu" en referència a un procés "passiu" en què es torna menys reactiu. Segons l'ús, és possible que els objectes passius de ferro no necessitin "protecció" addicional per fer-los resistents a la corrosió.
-
Un exemple ben conegut de ferro passiu és l’acer inoxidable. L'acer inoxidable és un aliatge comú d'acer i crom que resisteix la corrosió en la majoria de les condicions sense necessitat de protecció. Per a la majoria dels usos quotidians, la corrosió no sol preocupar l’acer inoxidable.
Tot i això, cal dir que, en determinades condicions, l’acer inoxidable no és 100% resistent a la corrosió, per exemple en aigua salada. De la mateixa manera, molts ferros passius es tornen no passius en condicions meteorològiques extremes i, per tant, no són adequats per a totes les aplicacions
Consells
- Tingueu en compte la corrosió inter-granular. Això afecta la capacitat de modelar o manipular el ferro i redueix la resistència general del ferro.
- L’American Boat and Yacht Council sol recomanar lligar el vaixell. Tanmateix, les embarcacions d’alumini i acer no s’han de lligar per evitar que la planxa es corrodi.
Advertiment
- No deixeu mai peces metàl·liques molt corroïdes en vehicles o vaixells. El grau de corrosió varia, però qualsevol corrosió pot indicar danys estructurals greus. Per seguretat, substituïu o elimineu tots els signes de corrosió del ferro.
- Quan utilitzeu un ànode de sacrifici, no el pinteu. Això impossibilitaria el pas d’electrons a l’entorn i li eliminaria el poder de prevenció de corrosió.
