Estudio desde el punto de vista de la corrosión de aceros electrocincados y cromatizados en soluciones de cloruro de sodio 5% por técnica de ruido electroquímico
J. Fiora(i), Z.A. Mahmud(ii), C.R. Valentini(ii) (i) Instituto Nacional de Tecnología Industrial, Centro de Investigación y Desarrollo en Mecánica, San
Martín, Buenos Aires, Argentina, Centro de Energía, (ii) Instituto Nacional de Tecnología Industrial, Centro de Investigación y Desarrollo en Mecánica, San Martín, Buenos Aires, Argentina, Centro de
Procesos Superficiales
cvalenti@inti.gob.ar
OBJETIVO Monitorear el comportamiento de la protección de diferentes tipos de cromatizados, aplicados sobre acero electrocincado, simulando las condiciones de servicio en agua de mar, para detectar los daños producidos por los procesos de corrosión, mediante el empleo de la técnica de ruido electroquímico (TRE).
DESCRIPCIÓN La TRE es no destructiva y a diferencia de otras técnicas electroquímicas, no requiere de una perturbación externa para analizar la señal de salida provocada por el proceso de corrosión. Es una técnica que se complementa y/o compite con otras técnicas electroquímicas, como la de polarización lineal y espectroscopía de impedancia faradaica, existiendo en bibiografía numerosos trabajos, relacionados con este tema(1,2)
.El comportamiento a la corrosión de aceros recubiertos con cincado electrolítico y cromatizado, se evalúan en general con un ensayo de niebla salina (NBS), que sigue los lineamientos de la norma ASTM B117. El ensayo de NS es acelerado, con lo cual se modifica el mecanismo de corrosión que las piezas ensayadas tienen en servicio. Además los resultados obtenidos se limitan a observaciones visuales de las probetas, con lo cual los resultados obtenidos son de tipo cualitativo. La TRE permite ensayar las piezas en inmersión en algunos casos en condiciones similares a las de servicio. Con esta técnica se obtienen datos como la resistencia de ruido
electroquímico Rn , lo cual permite realizar
comparaciones cuantitativas de los diferentes
cromatizados ensayados. La resistencia Rn es
inversamente proporcional a la velocidad de corrosión.
Parte experimental: Preparación de probetas: Se utilizaron sustratos de chapas de acero SAE 1010 de 100 mm x 70 mm y 0,8 mm de espesor, los cuales se recubrieron con un electrodepósito de cinc en un baño electrolítico de cinc ácido
de amonio, y luego se cromatizaron con dos cromatizados diferentes, denominados muestra A y muestra B, respectivamente. Ambos cromatizados contenían en su formulación Cromo III. Se ensayaron siete probetas con el cromatizado A y siete probetas con el cromatizado B. El espesor de recubrimiento promedio de cinc sobre hierro para ambas probetas era de 5 m 0,2 m.
Equipamiento utilizado: Para las experiencias de ruido electroquímico, se utilizó un potenciostato Marca Gamry, Modelo reference 600, acoplado a un software de ruido electrquímico Modelo “ESA 400”. Se utilizó una celda electroquímica tradicional de acrílico de tres electrodos (ver Figura Nº 1). Como electrodos de trabajo (ET) se emplearon dos muestras idénticas, de acero electrocincado y cromatizado, dispuestas en forma paralela una con respecto a la otra, e inmersas en una solución de cloruro de sodio 5% p/p. Entre los dos electrodos se colocó un electrodo de referencia (ER) de plata / cloruro de plata. La superficie expuesta de los electrodos es de 0,32 cm2. Las experiencias se realizaron a temperatura ambiente.
Figura Nº 1 Esquema de mediciòn y celda electroquímica
Se registra en forma continua y simultánea la corriente de ruido entre los dos ET y el potencial de ruido entre uno de los ET y el ER a una frecuencia de 2 Hz, durante un tiempo
promedio en este caso de 24 horas. El tratamiento de datos se realizó por análisis estadístico y en el dominio de las frecuencias, mediante un software desarrollado por los autores(3).
Método de análisis
Nos limitaremos al tratamiento de los registros
de datos de potencial y corriente de la TRE en
el dominio temporal. Se desarrolló un método de cálculo que remueve las derivas de los
datos experimentales, por el método del
polinomio. Se determinó la resistencia de ruido
( Rn ) como el cociente de la desviación
estándar del potencial de ruido ( E ) y la
desviación de la corriente de ruido
electroquímico ( I ), respectivamente de
acuerdo a la siguiente ecuación:
Rn
E I
E en Voltios, I en Amperios y Rn en
Ohmios. La resistencia de ruido es
inversamente proporcional a la velocidad de
corrosión.
RESULTADOS En las figuras Nº 2 y Nº 3 se grafican los
valores de resistencia de ruido Rn en función
del tiempo, para las probetas “A” y “B”, respectivamente. En ambas figuras, cada curva corresponde a una muestra distinta. En la
muestra A los valores de Rn se encuentran
entre 103 y 104 Ohmios, en tanto que los
valores de Rn para la muestra “B” se
encuentran en el rango entre 103 y 107 Ohmios.
La gran amplitud de valores de Rn en las
probetas B indicaría que el procesamiento de dichas probetas durante las etapas de cromatizado no se realizó en forma uniforme.
108
107
Rn (Ohmios)
106
105
104
103
102 0
5
10 15 20 25
Tiempo (horas)
Figura Nº 2. Muestras A Resistencia de ruido electroquímico vs Tiempo
Aproximadamente el 60 % de las muestras B
resultaron con valores de Rn superiores a 104
Ohmios, que es el valor máximo de Rn de las
probetas “A”. Debido a que cuanto mayor es
Rn menor es la velocidad de corrosión, las
muestras “B” tienen mejor resistencia a la corrosión que las muestras “A”.
Rn (Ohmios)
108 107 106 105 104 103 102
0
5
10 15 20 25
Tiempo (Horas)
Figura N º 3 Muestras B Resistencia de ruido electroquímico vs Tiempo
CONCLUSIONES Las muestras B tienen mejor comportamiento a la corrosión que las muestras A. La TRE demostró ser útil para detectar problemas de uniformidad en piezas de acero electrocincado y cromatizado. Se debe mejorar el proceso de cromatizado de
las muestras B, para que los valores de Rn
resulten uniformes. Por lo expuesto se planifica la realización de más ensayos con la TRE, controlando las etapas de cromatizado y mejorando el control de calidad de los recubrimientos de cincado y cromatizado. Con la TRE se obtienen datos cuantitativos
( Rn ), a diferencia del ensayo de NBS que
solamente revela datos cualitativos.
BIBLIOGRAFIA
(1) Corrosion behavior of chromatized zinc electroplated mild steel, Corrosion (Journal of science and engineering), C.R. Valentini, J.A. Fiora, A.M.Iglesias, Corrosion, vol 64, Nº 12 (2009), 891-898. (2) A comparison between electrochemical noise and electrochemical impedance measurements performed on a coal tar epoxy coated steel in 3% NaCl, C.R. Valentini, J. Fiora, G. Ybarra, Progress in organic coatings, 73 (2012), 173177. (3) “Procesador de ruido electroquímico”, J.Fiora, C.R. Valentini, G: Ybarra y P. Cozza” , 3Encuentro de primavera 2009” INTI, Buenos Aires, Argentina).
Ver+/-
