Corrosión

La corrosión es la causa de millones de pérdidas, incluyendo costos directos como reparaciones,

sustituciones y medidas preventivas; y costos indirectos como el aumento de los tiempos en planta,

pérdidas de productos, pérdida de eficiencia, contaminación y necesidad de sobrediseño. Además,

ha causado tragedias medioambientales como muchos de los hundimientos de barcos petroleros en

mares y costas en varias regiones del planeta, y otras tragedias, debidas a corrosión en uniones

importantes de estructuras como aviones.

En Estados Unidos se calcula que anualmente se pierden entre un 3% y 4% del Producto Interno

Bruto, PIB, debido a la corrosión. En la actualidad algunas de las industrias más importantes como

la militar, la de transportes y obviamente la industria dedicada a la manufactura, invierten millones

de dólares en la investigación para el control de la corrosión, ya que acabar con ella es imposible.

Una de las formas más recurrentes en el control de la corrosión es la aplicación de recubrimientos

protectores, los cuales pueden ser orgánicos o inorgánicos y cuyas características predominantes en

el momento de la selección son, además de una buena estabilidad química, un costo razonable tanto

en la obtención como en la aplicación, estabilidad en el tiempo y en muchas ocasiones una buena

apariencia física.

Los recubrimientos orgánicos o pinturas, se presentan como una buena opción debido a su facilidad

de aplicación y su buen desempeño en medios agresivos, en especial, las pinturas de tipo epóxico

muestran grandes ventajas (estabilidad, durabilidad, adherencia, entre otras) frente a pinturas con

otro tipo de resinas, además, teniendo en cuenta la posibilidad de que esas buenas características

pueden ser optimizadas mediante la introducción de pigmentos como barita y silicatos, entre otros,

que mejoran de forma significativa la eficiencia de la pintura. Por estas razones las pinturas

epóxicas son preferidas para la protección de estructuras expuestas a la intemperie.

Por otro lado, dentro de los recubrimientos inorgánicos, son muy comunes los recubrimientos

obtenidos por vía electrolítica como el cromo duro (a partir de cromo hexavalente) y el zinc, ya que

tienen la facilidad de la producción en masa y por sus bajos costos relativos. Sin embargo, generan

desperdicios sólidos, líquidos y gaseosos dañinos para el medio ambiente y la salud humana,

razones por las que los estudios en este campo se han centrado en procesos de obtención más

inocuos.

Como una buena opción de protección, en los últimos años se han desarrollado recubrimientos

cerámicos, como el nitruro de cromo (CrN), mediante técnicas de deposición física de vapor

asistidas por plasma (PAPVD). Dentro de las ventajas más sobresalientes se encuentran su gran

estabilidad química y resistencia al desgaste, su buena apariencia y la posibilidad de obtención sin

generar desechos, sin embargo, presenta algunas desventajas como la dependencia de la geometría

de las piezas y sus altos costos de producción.

Teniendo en cuenta las posibilidades, es necesario conocer los mecanismos de protección y de falla
y también los parámetros más influyentes. Así, en el estudio de los recubrimientos protectores, el
estudio de la falla, estabilidad y durabilidad se puede llevar a cabo mediante técnicas
electroquímicas como la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) y la polarización
potenciodinámica, también conocida como polarización Táfel.
Con la técnica EIS se puede observar y medir la estabilidad del recubrimiento en el tiempo.
Teniendo en cuenta que éste se comporta como una resistencia eléctrica que interfiere tanto en el
intercambio de electrones como en el de masa, el análisis de EIS se realiza mediante simulaciones
de circuitos eléctricos. En ellos cada componente del circuito debe representar algún fenómeno
físico-químico del proceso corrosivo del material en estudio, brindando gran cantidad de
información sobre los mismos y su variación con respecto al tiempo de inmersión. Además, estas
técnicas pueden ser utilizadas haciendo, de forma simultánea, variación de temperatura lo cual
acelera la degradación de las pinturas, que son las que muestran más estabilidad durante los ensayos
a temperatura ambiente. Por otro lado, la polarización Táfel brinda información sobre el potencial
de corrosión (Ecorr) y la densidad de corriente de corrosión (icorr) que de forma indirecta indican la
velocidad de corrosión del material en estudio y el mecanismo de falla del mismo.
Sin embargo, también se debe tener conocimiento sobre características del recubrimiento tales
como microestructura, estructura interna, estequiometria y morfología superficial. Además, es
importante conocer el tipo de sustrato, sus propiedades y características, y el tratamiento que se le
dio antes de aplicar el recubrimiento. De esta forma, al evaluar las propiedades anticorrosivas, no
sólo se identifican las fallas y logros del recubrimiento, sino de todo el sistema recubrimiento –
sustrato y de esta forma adquirir la capacidad de sugerir posibles soluciones.
Para cumplir con este objetivo se recurre a técnicas de caracterización superficial, las cuales se
presentan como un complemento muy útil en el desarrollo del estudio. Dentro de estas técnicas se
cuentan con difracción de rayos X (XRD, por sus siglas en inglés) con el objetivo de conocer la
estructura cristalina de los materiales cerámicos y metálicos; microscopía electrónica de barrido
(SEM) para obtener imágenes de la morfología superficial y de la estructura interna de los
recubrimientos y también para lograr una aproximación de los elementos químicos presentes en la
superficie (de algunas micras de espesor) del recubrimiento mediante el modo de energía dispersiva
(EDS). Además, también el uso de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR)
permite la identificación de los grupos químicos presentes en las pinturas, que integrado con los
resultados de EDS brindan información muy completa sobre la composición química de estos
recubrimientos. Por último, también se puede recurrir a la espectroscopia de fotoelectrones de
rayos X (XPS) y de electrones Auger (AES), que brindan información sobre la composición
química de la superficie con una profundidad de apenas algunos nanómetros. Es importante notar
que mientras que con el XPS se puede determinar la estequiometria de una pequeña área, con el
AES es posible la identificación de los elementos químicos presentes, reconocer si se encuentran en
estados ligados y además cuantificar su concentración, bien sea en un área determinada o de forma
puntual.