corrosión galvánica
La llamada corrosión galvánica o corrosión bimetálica tiene lugar cuando dos metales disimilares aparecen en contacto eléctrico entre si y en contacto con un medio agresivo en el que pueda tener lugar el mecanismo electroquímico de la corrosión. También se incluye bajo este concepto el ataque preferente que sufrirá la fase activa respecto a otra más noble presente en una aleación cuando esta aparece en contacto con un medio agresivo.
En estas condiciones el metal o fase activa sufre corrosión más rápidamente que si estuviera asilado, mientras que el metal o fase de comportamiento mas noble sufre menos ataque que si estuviera aislado.
A continuación se muestra el efecto anterior, reflejando el incremento o disminución de la corrosión que sufre el acero al carbono en contacto con una atmósfera marina cuando se acopla eléctricamente con una serie de aleaciones suponiendo áreas expuestas iguales para el acero y la aleación con la que forma par galvánico. Si el material metálico acoplado presenta potencial de reducción mayor que el acero (comportamiento catódico respecto al acero), el factor de incremento es mayor que uno. Por lo contrario, si el material acoplado es más activo que el acero el factor es inferior a uno.
Materiales con potenciales similares al del acero no modifican notablemente la corrosión de este. Se consideran necesarias diferencias de potencial mínimas del orden de los 100-130 mV para que el fenómeno galvánico sea importante.
Otro aspecto importante, es que la magnitud de la corriente resultante del par galvánico, directamente relacionada con la velocidad de disolución del metal o fase activa, no se puede predecir a partir de la diferencia entre los potenciales correspondientes a las reacciones anódica y catódica, puesto que es necesario tener en cuenta las pendientes de las curvas de polarización para ambas reacciones, de manera que, incluso, se pueden dar intensidades de corrosión superiores para diferencias de potencial en circuito abierto para las reacciones anódica y catódica inferiores.
Para reacciones de corrosión bajo fuerte control catódico, como es el caso de sistemas en los que la reacción de electronización es la reducción de oxigeno y suponiendo condiciones similares en cuanto a relación superficie catódica superficie anódica, la intensidad de corrosión puede ser la misma independientemente de cuáles sean los materiales que constituyan la pila bimetálica.
La pila galvánica se extiende, a partir de la intercara de contacto, tanto mas cuanto mayor es la diferencia de potencial entre ambos metales y cuanto mayor es la conductividad del electrolito. Para que la macropila galvánica funcione es necesario que se cierre el circuito electroquímico entre sus extremos, de manera que si la diferencia de potencial entre los metales que conforman el par es pequeña o el electrolito es muy resistivo, la pila solo puede extenderse hasta distancias cortas a partir de la zona de unión.
El resto de metal expuesto fuera de la zona de influencia de la pila bimetálica, tanto en lo que se refiere al de comportamiento anódico como al de comportamiento catódico, sufrirán corrosión por actuación de micropilas.
Para un par bimetálico determinado en contacto con medios conductores como el agua de mar, la región de ataque más severo por efecto de corrosión galvánica se localiza sobre una zona amplia del metal anódico a partir de la intercara de contacto, mientras que en medios más resistivos, el agua dulce o la atmósfera, el ataque se localiza preferentemente en una zona restringida del metal activo situada en la proximidad de la intercara.
Por tal motivo quedara protegida una superficie tanto mayor de metal de comportamiento catódico cuanto más conductor sea el electrolito.
Como se ha mencionado antes, es de suma importancia tener el conocimiento del potencial electroquímico para cada sistema metal/catión en fenómenos de corrosión galvánica, teniendo en cuenta que al constituirse el par bimetálico, el metal con potencial de reducción inferior actuara total o parcialmente como ánodo de la pila y sobre el se localizara el deterioro, mientras que el que presente potencial superior quedara total o parcialmente protegido.
Es, por tanto, interesante disponer de tablas en las que aparezcan los distintos materiales metálicos ordenados de mayor a menor potencial bien de reducción (mayor o menor tendencia termodinámica a aparecer en la forma reducida, es decir, en la forma elemental) o de oxidación (mayor o menos, tendencia termodinámica a aparecer en la forma oxidada).
La diferencia de potencial entre dos materiales metálicos puede cambiar no solo de magnitud, sino hasta la dirección (inversión de polaridad de la pila galvánica), debido a una modificación de las condiciones de trabajo (composición del medio, temperatura, etc.).
Aún a pesar de todos los recaudos, las embarcaciones
suelen ser presa frecuente de la corrosión galvánica. De
hecho, el primer caso bien documentado que hace
referencia a este tipo de corrosión se da en el ámbito naval.
La corrosión galvánica fue una pesadilla para la armada
británica del siglo XVIII. Tanto es así que en el año 1761, los
británicos realizaron un experimento en su fragata HMS
“Alarm” para intentar paliar los efectos que producía la
adherencia de cierta clase de moluscos (conocidos también como gusanos de la madera) sobre los cascos de madera de
la flota. El molusco parecía imparable y obligaba a realizar
constantes reparaciones, con enormes costos para la
armada. El experimento consistió en cubrir toda la obra viva
del barco con planchas de cobre. Esto cumplía varios
propósitos: impedir la entrada del gusano y mejorar el
deslizamiento del casco. Como el cobre tiene un acabado
más liso que el de la madera, se producía menos fricción, al
tiempo que se impedían las incrustaciones de moluscos por
su carácter altamente tóxico. Dos años más tarde se varó la
embarcación para comprobar los resultados del
experimento. El gusano no había penetrado en la madera,
pero la cubierta metálica se había desprendido del casco en
muchos sectores porque los clavos de hierro que fijaban las
planchas de cobre a la madera se habían corroído en gran
medida. Claramente tenemos aquí dos metales diferentes
(el del clavo y el de las planchas) en contacto eléctrico entre
sí e inmersos en medio muy conductor, como es el agua de
mar. Un examen más detallado reveló que algunos de los
clavos habían sufrido un ataque menor porque parte del
papel encerado con que venían forradas las planchas de
cobre no había sido retirado por completo. El olvido o la
distracción de algún operario hicieron posible que existiera
un material aislante como la cera, entre los dos metales,
capaz de prevenir el acoplamiento galvánico entre cobre y
acero. El informe posterior dejó establecido que el cobre y
el hierro, sumergidos en agua de mar, no podían estar en
contacto directo ya que el cobre hacía que el hierro se
corroyera.
Causas
La corrosión galvánica es una corrosión química o electroquímica. Esta última se debe a una
diferencia de potencial entre dos metales diferentes conectados a través de un circuito para
que se produzca un flujo de corriente desde el metal más activo (potencial más negativo)
hacia el metal más noble (potencial más positivo). El acoplamiento galvánico es una célula
galvánica en la que el ánodo es el metal menos resistente a la corrosión que el cátodo.
Cabe mencionar que este fenómeno en muchos casos es inducido, puesto que a través de
este tipo de corrosión se pueden obtener varios beneficios, tal es el caso de una batería /
pila o incluso se puede utilizar como un ánodo de sacrificio.
Este tipo de corrosión es muy vista en partes que requieren sujeción, es decir en donde hay
remaches o tornillos. Los cuales a veces son colocadas de manera intencional debido a que
el reemplazo de estos elementos puede ser más viable en términos de costo en referencia
a otros métodos de sujeción.
Un factor de importante consideración es la relación de área de la zona de contacto entre
los materiales. Entre mayor sea la relación del ánodo respecto al cátodo, el proceso de
corrosión ocurre con mayor velocidad.
Ejemplos
Formas de prevención
Las prácticas siguientes sirven para combatir la corrosión galvánica. algunas veces se usan varias simultáneamente.
1. Selección de materiales lo más cercano posible en la serie galvánica.
2. Evitar el efecto de área desfavorable.
3. Aislamiento eléctrico entre los diferentes materiales.
4. Aplicar bien los recubrimientos, sobre todo el recubrimiento sobre el ánodo.
5. Añadir inhibidores para disminuir la agresividad del medio.
6. Evitar la unión con rosca para los materiales que están muy separados en la serie galvánica; es mucho mejor soldar con un metal parecido o más noble que la estructura.
7. Diseñar zonas anódicas fácilmente renovables o de mayor espesor.
8. Instalar un tercer metal anódico con respecto a ambos materiales utilizados (protección catódica)
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