INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE ELECTROQUÍMICA Y CORROSIÓN

PROFESORES TITULARES:

BLANCA ZAMORA CELIS

DANIEL ESTRADA GUERRERO

PRÁCTICA NO. 7

“CORROSION”

REPORTE EXPERIMENTAL

REALIZADO POR:

ARTURO IBARRA VILLALVA

EDUARDO ORTEGA MARMOLEJO

GRUPO 3IV71

EQUIPO 3

SECCIÓN II

20:00 HRS A 22:00 HRS

FECHA DE ENTREGA

22 DE JUNIO DEL AÑO 2015

INTRODUCCION

La corrosión es una reacción química (oxido reducción) en la que intervienen tres factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción electroquímica.

Los factores más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formación de pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón).

Sin embargo, la corrosión es un fenómeno mucho más amplio que afecta a todos los materiales (metales, cerámicas, polímeros, etc.) y todos los ambientes (medios acuosos, atmósfera, alta temperatura, etc.).

Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y, además, representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos se disuelven 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picómetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.

La corrosión es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez nociones de química y de física (fisicoquímica).Lo que provoca la corrosión es un flujo eléctrico masivo generado por las diferencias químicas entre las piezas implicadas.

La corrosión es un fenómeno electroquímico. Una corriente de electrones se establece cuando existe una diferencia de potenciales entre un punto y otro. Cuando desde una especie química se ceden y migran electrones hacia otra especie, se dice que la especie que los emite se comporta como un ánodo y se verifica la oxidación, y aquella que los recibe se comporta como un cátodo y en ella se verifica la reducción.

PROCESO DE CORROSION

Ánodos y cátodos existen en toda la superficies de hierro y acero, formados por imperfecciones en la superficie, falta de homogeneidad, cortes frescos y formación de óxido rojo

TIPOS DE ANODOS Y CATODOS

Dos metales diferentes en contacto

Metal sometido a tensiones

Corte fresco de un metal versus metal antiguo

Variaciones en densidad y composición

Oxido micro escala versus acero

TIPOS DE CELDA GALVANICA

Celda con electrodos diferentes

Celdas de concentración

Celda de aireación diferencial

Serie de galvánica de los metales

Magnesio 7. Cobre, bronce

Aluminio 8. Grafito

Zinc 9. Platino

Acero, hierro 10. Oro

Hidrógeno

Plomo

1: mayor reactividad 7: menor reactividad

Paso de electrones para Completar el circuito Puede ser en el mismo metal Por contacto físico entre diferentes metales

Corrosión por el agua debida a:

Contenido de oxígeno

Alcalinidad/Acidez (pH)

Gases disueltos (O2, CO2)

Ion cloruro

Ocurre en cualquier parte del sistema Fácil de reconocer por la formación de picaduras profundas

Las celdas de corrosión están esparcidas por una superficie muy amplia

Común cuando el metal está en contacto Con soluciones ácidas

La presencia de cloruros acelera el Proceso de corrosión

ACCIÓN DE LOS CLORUROS

O2 + 2H2O + 4e 4OH-

2FeO ®2 Fe++ + 4e-

2FeO + O2 + 2H2O 2Fe++ + 4OH-

O2 + 2H2O + 4e 4OH-

Fe++ Fe+++ + e / 4

4Fe++ + O2 + 2H2O 4Fe+++ + 4OH-

Fe+++ + 4Cl- FeCl4- Formación de complejo muy estable que

Consume iones Fe+++ acelerando la disolución del hierro

Sistemas de enfriamiento / Inhibidores de corrosión

Cromatos / Dicromatos

Nitratos

Fosfatos

Molibdatos

Aceites solubles

Silicatos

CONTROL DE LA CORROSION EN LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO

Anodos de sacrificio

Aceites solubles

Cromatos

Silicatos

Nitrito - Borato (Liquidewt)

Nitrito de sodio protección del acero

Borato de sodio Mantiene la alcalinidad

Toliltriazol protección de aleaciones de cobre

Silicato de sodio protección de aluminio

Desarrollo Experimental

1 electrodo de referencia (calomel saturado, Ag/AgCl o Cu/CuSO4

1 termómetro

1 multímetro

4 vasos de precipitados de 250 ml

1 parrilla de calentamiento

1 puente salino

1 cristalizador

Laminas delgadas de: cobre, hierro, zinc, níquel, aluminio, grafito, carbón, plata, acero inoxidable, estaño, latón, plomo, oro y platino

Sustancias y soluciones

Solución ferroxilina

H2SO4al 3% o al 10 %

NaOH 3% o al 10%

NaCl 3% o al 10%

Solución de fenolftaleína

Sulfato de cobre

Agua destilada

En la figura se muestra la conexión a realizar para formar un par galvánico (2 metales metálicos) sumergido en una solución electrolítica y medir potencial

Evitar sumergir los caimanes dentro del electrolito

Celda de concentración y temperatura

Celda de concentración con 2 hemiceldas con una solución de CUSO4 y con electrodos de cobre

Una vez conectado se mide potencial

Posteriormente a la solución 1 se le agrega 20 ml de CuSO4 y 20 ml de H2O en la solución de 2 para diluirla se homogeniza, medir potencial y repetir 3 veces para construir grafico

Celda de temperatura

Se coloca solución de NaCl al 3% o 10% y electrodos de Fe en las 2 hemiceldas en una se coloca el termómetro

Esta hemicelda se pone en una parrilla y con un aumento de 5°C se mide el potencial hasta ebullición

Se tabula y grafica los resultado

Protección catódica por ánodos de sacrificio

En un cristalizador con ferroxilina se coloca un electrodo de Fe° y Zn°, después de 30 min, observar que zona se tiñe de azul

En otro cristalizador se ponen en contacto otros electrodos limpios ver la coloración de la superficie al inicio y 30 min después

COMPORTAMIENTO GALVANICO

NaCl (3%)

Ánodo Cátodo Ec(v)Cu Acero 0.021Al Cu 0.54Zn Cu 0.805Pb Cu 0.33Ni Cu 0.056Cu Grafito 0.24Fe Cu 0.18

Latón Cu 0.01Ti Cu 0.065

KOH (3%) H 2SO4(3%)

Ánodo Cátodo Ec(v)

Acero Cu 0.14

Al Cu 0.55

Zn Cu 0.94

Pb Cu 0.34

Ni Cu 0.107

Cu Grafito 0.2

Fe Cu 0.45

Latón Cu 0.08

Ti Cu 0.04

Ánodo Cátodo Ec(v)

Acero Cu 0.02

Al Cu 0.52

Zn Cu 0.75

Pb Cu 0.2

Cu Ni 0.05

Cu Grafito 0.47

Fe Cu 0.22

Latón Cu 0.02

Ti Cu 0.02

SERIE GALVANICA

PAR GALVANICO

MEDIDA DEL POTENCIAL (V)

PAR GALVANICO

MEDIDA DEL POTENCIAL (V)

PAR GALVANICO

MEDIDA DEL POTENCIAL (V)

ANODO

CATODO

pH=

ACIDO

ANODO

CATODO

pH=

NEUTRO

ANODO

CATODO

pH=

BASICO

Acero Cu 0.02 Cu Acero 0.021 Acero Cu 0.14

Al Cu 0.52 Al Cu 0.54 Al Cu 0.55

Zn Cu 0.75 Zn Cu 0.805 Zn Cu 0.94

Pb Cu 0.2 Pb Cu 0.33 Pb Cu 0.34

Cu Ni 0.05 Ni Cu 0.056 Ni Cu 0.107

Cu Grafito 0.47 Cu Grafito 0.24 Cu Grafito 0.2

Fe Cu 0.22 Fe Cu 0.18 Fe Cu 0.45

Latón Cu 0.02 Latón Cu 0.01 Latón Cu 0.08

Ti Cu 0.02 Ti Cu 0.065 Ti Cu 0.04

Elaboración de graficas con datos experimentales obtenidos

DATOS EXPERIMETALES DE CONCENTRACION

Ec GRADO DE DISOLUCIÓN

0.005 20

0.008 20 sol’n + 20 de Agua

0.010 20 sol’n + 40 de agua

0.011 20 sol’n +60 de agua

0.012 20 sol’n + 80 de agua

GRAFICA

CELDA DE TEMPERATURA

Ec mV T(°C)

0.22 27

0.12 32

7.8 40

12.8 42

11 47

5.9 52

10.6 57

13.9 62

17.5 67

22.7 72

20 30 40 50 60 70 800

5

10

15

20

25

EC vs T °c

QUITANDO ALGUNOS PUNTOS DESFASADOS

25 30 35 40 45 50 55 600

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

E (mv) VS TEMPERATURA

ObservacionesSe presentó la corrosión en varios metales expuestos al ser transportados en una solución acida, neutra y básica

En el acero inoxidable (patrón de referencia) y Zn hubo desprendimiento de gases y recubrimiento de este en el fondo de la placa del acero inoxidable.Conforme a los siguientes experimentos el calentamiento de la solución CuSO4 con un electrodo de Cu, al llegar al punto de burbuja se presentó una curva que tendió a disminuir al llegar al punto máximo.

Conclusión

Se cumplieron los objetivos al reproducir diferentes tipos de corrosión con un electrodo de referencia de acero inoxidable, en los casos que la lectura del voltímetro de un resultado negativo indica que la polaridad es contraria es decir que el ánodo en mi cátodo y viceversa ya que el metal que tiende a corroerse más fácilmente es el ánodo.Observando y analizando la influencia de las variables de temperatura, Presión y concentración del electrolito en el compartimiento de las celdas se concluyó que la hemicelda de Cu/CuSO4 se comporta como el ánodo.

Finalizando con una protección catódica por ánodo de sacrificio (Zn) con objeto de disminuir la velocidad de corrosión que sufre un electrodo de hierro es el agente oxidante ferroxilina analizando que las zonas teñidas de azul son las anódicas.