Autores: León Dalia, Mejías Karla, Pérez Luis, Torres Víctor / Unidad de Ensayos no Destructivos, Análisis de Fallas y Corrosión de Materiales. Centro de Tecnología de los Materiales. FIIDT.
La evaluación del daño a un material inducido por corrosión suele ser un proceso de gran interés para algunas industrias como las petroquímicas, marítimas, de construcción, entre otras. Teniendo en cuenta esto, expliquemos brevemente de qué se trata ese fenómeno.
El proceso de corrosión suele ser definido como la reacción química irreversible del material con el ambiente, el cual usualmente genera una degradación del material y sus propiedades. La corrosión como proceso electroquímico ocurre mediante la oxidación de átomos metálicos para formar especies iónicas con mayor estado de oxidación y la liberación de electrones. (1)
Para un metal en general ocurre:
Una de las maneras de evaluar el desgaste debido a corrosión en un material es empleando técnicas electroquímicas. La unidad de ensayos no destructivos, Análisis de Fallas y Corrosión de Materiales de la FIIDT, cuenta con el laboratorio de electroquímica y nanomateriales, en el cual se llevan a cabo los servicios para la evaluación de materiales en medios corrosivos.
A continuación se describen las técnicas utilizadas para llevar a cabo los estudios, así como una descripción de los montajes experimentales utilizados.
EVALUACION ELECTROQUÍMICA DE UN MATERIAL
En las evaluaciones electroquímicas, los ensayos suelen realizarse utilizando el montaje de la norma ASTM G5-94, que puede tener variaciones dependiendo del material que desea estudiarse. Generalmente, el montaje consiste en una celda de cuatro bocas con un trabajo (ET), dos electrodos de grafito como contra electrodos (EC), y un electrodo de plata/cloruro de plata (Ag/AgCl) como electrodo de referencia (ER). Tal como se muestra en la siguiente figura:
Las técnicas más comunes que se emplean en estos estudios son las curvas de polarización potenciodinámica y las mediciones de polarización cíclica. En la primera se hace el estudio del comportamiento del potencial en función del tiempo, obteniéndose una grafico E vs t. Mientras que en la segunda técnica se obtiene un gráfico de la corriente en el sistema en función del potencial.
Técnica: Voltametría Cíclica
La voltametría cíclica es una técnica mediante la cual se registra la variación de la corriente i en función del tiempo t. Esta técnica se aplica en sistemas electroquímicos de tres electrodos haciendo uso de un potenciostato. La interfase es perturbada con una onda de potencial triangular que varía linealmente en función de un tiempo determinado a partir de un potencial E1, hasta un potencial E2 (barrido directo), donde el barrido de potencial se revierte hasta alcanzar nuevamente el valor de E1 (barrido inverso). La pendiente 𝒗, es la velocidad de variación del potencial en función del tiempo, conocida como velocidad de barrido.
Técnica: Cronopotenciometría
La cronopotenciometría es una técnica de la cual se obtiene como respuesta a la evolución de la señal del potencial en función del tiempo t al aplicar una corriente fija. El resultado es un cronopotenciograma del cual se puede calcular la carga transferida (𝑄) desde y hacia el electrodo.
Estas técnicas básicas permiten conocer la respuesta electroquímica del material, bajo condiciones específicas como lo son el medio acuoso y el pH. Además, también permite determinar parámetros como el potencial de corrosión, que puede establecer cuál es la tendencia del material de estudio para corroerse. Finalmente, con la densidad de corriente obtenida de las voltametrias se puede establecer la cinética de corrosión, que es determinante para conocer la velocidad a la cual el material se disuelve en el medio de estudio, y así establecer el tiempo de vida y utilidad de un material.
Referencias.
[1] A.J. Bard, ed., Encyclopedia of Electrochemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, 2007.
[2] N. Elgrishi, K.J. Rountree, B.D. McCarthy, E.S. Rountree, T.T. Eisenhart, J.L. Dempsey, J. Chem. Educ. (2018) 95, 197-206.
[3] Bard, A., Faulker, L., Electrochemical Methods, Fundamentals and Applications, 2.a ed., USA, 2001.
Contacto: dalialeonchaparro@gmail.com; torrespvictorj@gmail.com