Evaluación de la influencia del cobre y el níquel en la cinética de corrosión de los aceros autoprotectores por espectroscopía de impedancia in situ y ex situ

Abstract

RESUMEN: En una cámara Cebelcor, se realizaron ensayos cíclicos de inmersión y emersión de dos aceros comerciales (ASTM A36 y ASTM A242) y tres experimentales (0,50% Ni, 0,50% Cu y 0,25% Cu+0,25%Ni, fundidos en horno de plasma) en solución aireada Na2 SO4 10-3M. Se emplearon cuatro réplicas de cada acero evaluado. En ellas se realizaron medidas de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) in-situ, en el rango de bajas frecuencias (200 Hz-0,01Hz) para 1, 15, 30, 45, 60, y 90 días. Al final de la exposición, las probetas se caracterizaron por fuera de la cámara Cebelcor (EIS ex situ) utilizando un rango más amplio de frecuencias (900 kHz-0,01Hz). La simulación de estos últimos datos mediante un circuito equivalente con impedancia de difusión de Warburg, permitió dilucidar la presencia de dos capas de herrumbre de diferentes constantes dieléctricas, una interna y otra más externa, esta última asociada a un aumento del área superficial efectiva y a la hidratación en contacto con el electrólito. Los resultados indicaron que, tanto para las medidas in situ y ex situ en las probetas con 90 días de exposición, existe una diferencia significativa entre el acero al carbono (ASTM A36) y los otros materiales evaluados, evidenciando una mayor resistencia óhmica de la herrumbre de éstos últimos. La herrumbre del acero ASTM A36, está compuesta por una mezcla de α/γ FeOOH más magnetita (10%), a diferencia de los otros aceros evaluados, que mostraron sólo α/γ FeOOH. Los aceros experimentales mostraron características similares al acero autoprotector ASTM A242. Se concluyó un efecto similar entre el cobre y el níquel en la cinética a la corrosión atmosférica de los aceros. Por último se realiza una interpretación de los parámetros encontrados con la simulación utilizada, proponiendo un modelo fenomenológico que explica los resultados encontrados.

ABSTRACT: A Cebelcor chamber was used to make immersion-emersion cyclical tests of two commercial steels (ASTM A36 and ASTM A242) and three experimental plasma arc melted steels (0.50% Ni, 0.50% Cu and 0.25% Cu+0.25%Ni). Four samples of each steel material were evaluated. Aerated 10-3 M Na2 SO4 solution was employed as corrosive solution. The behaviour of each test was evaluated by means of electrochemical impedance spectroscopy technique (EIS) in situ (inside the Cebelcor chamber) for 1, 15, 30, 45, 60, and 90 days by using a frequency range between 200 Hz-0.01 Hz frequency range. At the end of the exposition the rusts were evaluated outside the Cebelcor by means of the (ex situ) EIS, but using a wide frecuency range (900 kHz-0.005Hz). The simulation of these last data by means of an equivalent circuit with Warburg diffusion impedance, showed the existence of two layers of rust, electrically different between them. The results of in situ and ex situ EIS data for 90 days exposition times indicated that exists a statistically significative difference between the ASTM A36 and the other materials, demonstrating a larger ohmic resistance of the rust of the last ones. The ASTM A36 steel showed that the rust is composed of α/γ FeOOH plus magnetite (10%). The ASTM A242 and the experimental steels with nickel, copper and combinations of both showed that the rusts are composed of α/γ FeOOH with no evidence of magnetite. A similar effect between copper and nickel in the atmospheric corrosion kinetics was found. All the parameters found in the simulation are interpreted in terms of a phenomenological model proposed for explaining the results.