5 tipos principales de corrosión del aluminio

La corrosión del metal puede comprometer su resistencia funcional, provocando una degradación estructural significativa, incluyendo fisuras, fracturas parciales de componentes y, en casos extremos, la falla total del material. El aluminio y sus aleaciones se utilizan ampliamente en diversas industrias debido a su elevada relación resistencia-peso y su pasividad inherente. En este artículo, analizaremos los cinco tipos principales de corrosión del aluminio y cómo prevenirlos.

¿Qué es la corrosión del aluminio?

La corrosión del aluminio es la degradación gradual de las moléculas de aluminio en sus óxidos, lo que disminuye las propiedades físicas y químicas del material. El aluminio es inherentemente un metal reactivo, pero también pasivo. Esto significa que, si bien el aluminio naciente reacciona con el oxígeno y el agua del ambiente, los compuestos resultantes forman una capa protectora en la superficie que protege el material subyacente de una mayor degradación. Esta capa de óxido no reactiva se adhiere bien a la superficie y no se desprende fácilmente, a diferencia del acero inoxidable. A diferencia de procesos deliberados como el grabado láser y la anodización del aluminio , la corrosión es un proceso lento que puede durar meses o años.

Tipos de corrosión del aluminio

El grado y la forma de corrosión del aluminio dependen no solo del medio corrosivo, sino que también están estrechamente relacionados con la composición y el temple de la aleación de aluminio. En entornos de servicio típicos, las principales formas de corrosión del aluminio y sus aleaciones incluyen la corrosión por picaduras, la corrosión intergranular, la corrosión exfoliativa, el agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) y la corrosión galvánica.

Corrosión por picadura

La corrosión por picaduras es la forma más común de degradación observada en el aluminio y sus aleaciones . Generalmente, la corrosión por picaduras en las aleaciones de aluminio en la atmósfera no es severa, pero es significativamente más agresiva en el agua, pudiendo provocar perforaciones en un período relativamente corto. Las condiciones propicias para la corrosión por picaduras incluyen la presencia de iones que inhiben la corrosión general (como SO₄²⁻ _{, SiO₃²⁻} y _PO₄²⁻ ) ^{junto con iones} que destruyen localmente la película pasiva (como Cl⁻ ⁾ , así como la presencia de aceleradores (oxidantes) que promueven la reacción catódica.

Para prevenir la corrosión por picaduras en las aleaciones de aluminio, las medidas de control ambiental suelen incluir la eliminación de iones oxidantes, como los iones cloruro, del medio. La presencia de iones de cobre en el agua es una causa común de corrosión por picaduras en el aluminio, por lo que minimizar el contenido de cobre en el agua es fundamental.

El aluminio de alta pureza es resistente a la corrosión por picaduras. Sin embargo, el contenido y la distribución de impurezas en el aluminio comercialmente puro afectan considerablemente su resistencia a la corrosión por picaduras. Las aleaciones de aluminio con cobre presentan la menor resistencia a la corrosión por picaduras. Las aleaciones de aluminio-manganeso y aluminio-magnesio pueden lograr una mejor resistencia a la corrosión por picaduras, siempre que se mantenga la calidad de su procesamiento.

Corrosión intergranular

La corrosión intergranular (CIG) se refiere al daño por corrosión que se inicia y desarrolla a lo largo o inmediatamente adyacente a los límites de grano de un metal en un entorno corrosivo específico. El estado fisicoquímico de los límites de grano difiere del interior del grano. En medios corrosivos específicos, esta diferencia conduce a un daño por corrosión localizado y selectivo debido a la acción de celdas microgalvánicas. En aplicaciones prácticas, el aluminio puro no experimenta CIG. Las aleaciones en los sistemas Al-Cu, Al-Cu-Mg y Al-Zn-Mg-Cu presentan una susceptibilidad significativa a la CIG. Un tratamiento térmico inadecuado puede provocar una fuerte propensión a la CIG. Específicamente, cuando la fase CuAl₂ rica en cobre _precipita continuamente a lo largo de los límites de grano, se forman simultáneamente zonas empobrecidas en cobre adyacentes a los límites. Se establece una celda de corrosión donde el CuAl₂ _y la zona empobrecida en cobre forman el cátodo y el ánodo, respectivamente. La zona empobrecida en cobre se corroe, lo que da lugar a la CIG.

Además, la precipitación en los límites de grano puede ocurrir en otros sistemas de aleación. Por ejemplo, en las aleaciones de aluminio con alto contenido de magnesio, pueden aparecer precipitados gruesos de la fase rica en magnesio en los límites de grano. Esta fase actúa como ánodo, sufre daños selectivos y provoca corrosión intergranular (CIG). Estas condiciones son sensibles al procesamiento y al tratamiento térmico de la aleación. Un procesamiento correcto puede reducir la susceptibilidad de las aleaciones sensibles, mientras que un procesamiento inadecuado puede causar CIG grave incluso en aleaciones que inicialmente no eran muy sensibles.

Un tratamiento térmico adecuado para eliminar la precipitación continua de fases perjudiciales a lo largo de los límites de grano puede mitigar eficazmente la tendencia a la corrosión intergranular (CIG).

Corrosión por exfoliación

La corrosión por exfoliación es una forma específica de corrosión que afecta a las aleaciones de aluminio. Se caracteriza por la propagación lateral a lo largo de los límites de grano, paralela a la superficie del perfil de la aleación. Este daño se manifiesta como pulverización, descamación, ampollamiento o incluso delaminación. La exfoliación reduce significativamente la resistencia y la ductilidad de la aleación de aluminio, acortando así su vida útil. La corrosión por exfoliación suele ocurrir cuando el material de aleación de aluminio no ha sido recocido o el recocido ha sido insuficiente. Las aleaciones de aluminio que se someten a un tratamiento de estabilización suelen presentar una mayor susceptibilidad a la corrosión por exfoliación. Cuando se dan las condiciones ambientales adecuadas, como la temperatura, se inicia la corrosión por exfoliación, la corrosión localizada se acelera y la aleación sufre daños severos con una morfología característica de descamación capa por capa.

Entre las medidas clave para mitigar o eliminar la corrosión por exfoliación en las aleaciones de aluminio se incluyen:

• Se añaden elementos de transición refinadores de grano, como Cr y Mn, para inhibir o ralentizar la precipitación de segundas fases en los límites de grano y promover su distribución uniforme tanto dentro de los granos como en los límites. Esto interrumpe la vía anódica para el desarrollo de la corrosión.
• Incorporar elementos que reduzcan la diferencia de potencial entre fases, como añadir una cantidad controlada de Zn a las aleaciones de Al-Mg.
• Utilizando procedimientos de tratamiento térmico adecuados.
• Utilizando protección catódica mediante ánodos de sacrificio.

Corrosión bajo tensión

La corrosión bajo tensión (CBT) se refiere al agrietamiento o fractura retardada de materiales de aleación de aluminio sometidos a tensión en medios específicos. Este fenómeno es el resultado sinérgico de la acción combinada de un medio corrosivo y la tensión mecánica.

La corrosión bajo tensión (CBT) se produce principalmente en aluminio duro y aleaciones de aluminio ultraduras. El aluminio puro y las aleaciones de aluminio de baja resistencia generalmente no presentan propensión a la CBT. En las aleaciones de aluminio, la CBT siempre es intergranular. Las aleaciones de aluminio susceptibles a la corrosión intergranular (CIG) también son sensibles a la CBT. Esta se produce con frecuencia cuando las aleaciones de aluminio están expuestas a la atmósfera, en particular a ambientes costeros y al agua de mar. La sensibilidad a la CBT aumenta con temperaturas y humedades elevadas, una mayor concentración de iones cloruro y valores de pH bajos.

Las medidas para prevenir o eliminar la corrosión bajo tensión en aleaciones de aluminio incluyen:

• Tratamiento térmico para aliviar las tensiones internas.
• Aleación con oligoelementos como Mn, Cr, V, Zr y Mo para mejorar la resistencia a la corrosión bajo tensión por tensión.
• Granallado con microesferas para modificar el estado de tensión superficial (introduciendo tensiones residuales de compresión beneficiosas).

Corrosión galvánica

La corrosión galvánica afecta al aluminio cuando se conecta física o electrolíticamente a un metal más noble (menos reactivo). Un metal noble es aquel cuya reactividad es menor que la del aluminio. La reactividad de un metal está determinada por su posición en la serie electroquímica. Cuanto más alejado esté otro metal del aluminio en la serie galvánica, mayor será la corrosión. La intensidad de la corrosión es máxima en la interfaz donde se unen los dos metales y disminuye a medida que aumenta la distancia desde esta interfaz. Por ejemplo, si el aluminio y el latón están en contacto, o incluso muy próximos, y se colocan en agua de mar, se forma una celda galvánica. El componente de aluminio se corroerá porque actúa como ánodo. Esto puede ser un problema importante en embarcaciones donde los accesorios de latón se encuentran cerca de los de aluminio, y ambos están sumergidos en agua de mar. Los electrones fluyen del aluminio (ánodo) al latón (cátodo) a través del agua de mar (electrolito).