Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de título consiste en el estudio del fenómeno de corrosión en acero inoxidable AISI 316 inmerso en soluciones ácidas con cantidades variables de cloruro. La idea es comprender como afecta el cloruro a este sistema de manera de contar con una primera aproximación del comportamiento de cátodos reales utilizados en el proceso de EW de cobre. El estudio se llevó a cabo en una celda convencional de tres electrodos, siendo el electrodo de trabajo del material en estudio (acero AISI 316), el de referencia de Ag/AgCl, y el contraelectrodo de Pt. El electrodo de trabajo es de tipo rotatorio. Se realizaron barridos lineales de potencial en soluciones aireadas y desaireadas (N2) de 200 g/l de H2SO4 y cantidades de cloruro igual a 0, 50 y 100 ppm. Además se consideraron tres velocidades de agitación del electrodo rotatorio para el sistema en el caso de la solución aireada: 0, 750 y 1500 RPM. Se observó que el aumento de cloruro produjo un aumento de Ic del acero mientras que para Ip y Epic no se observaron tendencias claras. Para estudiar la estabilidad del sistema se determinó iL del O2, mediante la realización de una voltametría lineal de potencial sobre un electrodo de trabajo de Pt y aplicando posteriormente un algoritmo de supresión de ruido a los datos. La intersección entre las curvas anódicas obtenidas con la solución desaireada y las curvas de O2, indica la estabilidad del sistema. Se obtuvo que solo una curva de O2 intersecta la curva anódica en un solo punto en la zona pasiva. Este caso corresponde a la solución sin cloruro y 1500 RPM de agitación. Para los demás casos la intersección ocurre en dos puntos: uno en la zona pasiva y otro en la zona activa produciéndose así un estado de inestabilidad. Se realizó también un análisis en torno al potencial de equilibrio con tal de encontrar las expresiones cinéticas para cada curva y la velocidad de corrosión en la zona activa. Se encontró que la velocidad de corrosión en esta zona está también influenciada por la cantidad de cloruro, debido principalmente al aumento de Ic cuando aumenta el cloruro. Finalmente se midió el potencial que induce la presencia de Fe y Cu en el electrolito de manera de trabajar a los potenciales supuestamente inducidos en un electrolito industrial. Se realizó una cronoamperometría durante 30 minutos a esos potenciales para observar indicios de picaduras en el acero. Sin embargo el resultado solo mostró que la corriente tiende a cero y por lo tanto el sistema se encuentra pasivado al menos durante el tiempo de experimentación.

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / En este trabajo de tesis se presenta un estudio de fenómenos cinéticos que tienen lugar durante el proceso de corrosión temprana de acero al carbono AISI 1020 en soluciones (neutras) cloradas y su dependencia con la rugosidad. La cinética de corrosión se determinó mediante el análisis de curvas corriente/potencial obtenidas por barrido lineal de potencial a una velocidad de 1 mV s−1 aplicado a un electrodo rotatorio de acero al carbono en una solución acuosa de NaCl con concentración en el rango de 0,01 a 0,1 M. Los resultados muestran que la presencia de oxígeno aumentó la corriente de corrosión (i_corr) y desplazó el potencial de corrosión (E_corr) a potenciales más positivos, el incremento de la velocidad de rotación del electrodo aumentó la i_corr y la corriente límite para la reducción de oxígeno, y el aumento de la rugosidad desplazó el E_corr a potenciales más negativos y aumentó la i_corr. Un estudio morfológico asociado a los procesos iniciales de la corrosión de acero al carbono AISI 1020 en solución 0,02 M de NaCl y pH neutro (~6,85) consistió en el registro de una serie temporal de microfotografías in-situ durante la aplicación, sobre el electrodo de trabajo, de transientes potenciostáticos de densidad de corriente resultante de un pulso escalón de potencial anódico desde un potencial de reposo hasta 0 V vs. EHE. El análisis de los resultados obtenidos demostró que la densidad de corriente asociada a la disolución anódica del electrodo de acero al carbono AISI 1020 se puede separar en dos componentes: uno correspondiente al proceso de nucleación y crecimiento de corrosión por picaduras (i_p ) y otro relacionado con el proceso de nucleación y crecimiento de un producto de corrosión insoluble (i_ox ), que en este caso correspondería a un hidróxido de hierro hidratado (Fe(OH)2 xH2O). A partir de los resultados experimentales se propuso un modelo matemático, basado en la teoría de electronucleación y crecimiento de metales sobre un sustrato, para caracterizar de forma independiente la densidad de corriente transiente asociada a cada uno de los procesos de corrosión identificados y su dependencia con la rugosidad. Así, la superficie menos rugosa presentó una mayor tendencia a la formación de picaduras mientras que una superficie con mayor rugosidad presentó una corrosión influenciada principalmente por la formación de parches de (Fe(OH)2 xH2O) en la superficie. Finalmente, un modelo mecanístico se propuso para ilustrar la corrosión observada sobre el acero.

Ingeniero Civil Químico / Este estudio consistió en determinar el efecto de la hidrodinámica en la corrosión de acero al carbono en soluciones con concentraciones de NaCl en el rango 0,01-0,1 M. Para esto se fabricó una celda en acrílico en la cual se colocó una placa de acero rectangular. La forma triangular del canal de la celda permite tener un gradiente de velocidades sobre la placa de acero. Se realizó un estudio cualitativo fotografiando las placas rectangulares de acero antes y después de ser corroídas. Se utilizó SEM-EDS para el análisis de la superficie del acero sin corroer y después de ser corroído, lo que permitió observar y contar los picados y las inclusiones compuestas de Mn, Al, Ca, S, O y Fe. Para comparar cuantitativamente la velocidad de corrosión entre las placas se contó el número de núcleos de corrosión a simple vista y el número de picados utilizando las microfotografías tomadas por una cámara digital conectada a un microscopio óptico. A partir de las mediciones se determinó que el número de picados disminuye con el aumento de la velocidad del fluido y que hay, además, una velocidad crítica sobre la cual la formación de picaduras se inhibe completamente. Se determinó que la velocidad crítica se encuentra en el rango 1-2,5 [m/s], sin embargo no se observó una dependencia clara de esta velocidad crítica en función de la concentración de NaCl. Esta velocidad crítica es similar a la medida en otros metales, lo que lleva a concluir que la inhibición o disminución de la corrosión se debe a la rápida repasivación producto de la alta transferencia de masa entre la superficie y la solución de los reactantes (oxígeno) y productos de corrosión.