Recubrimientos: Limpieza y Preparación de las Superficies *Este material se utiliza exclusivamente en docencia.

La causa básica de la corrosión es debido a que: los metales presentan una condición termodinámica inestable y tienden a cambiar hacia una condición estable por la formación de óxidos, hidróxidos, sales, etc. De esa manera, la corrosión es un proceso natural, indeseable. Para combatir o atenuar esa tendencia termodinámica de los metales, se dispone de varios métodos. La mayoría de los métodos de control de la corrosión consisten en intercalar una película protectora entre el metal y el medio corrosivo. Esas películas protectoras son de formación natural o artificial y en algunos casos, simultánea. La buena resistencia de la mayoría de los metales comunes a la corrosión es debida a la formación de una película, normalmente invisible, impermeable, continua e insoluble. Esas películas se originan a partir de transformaciones químicas, en medios atmosféricos convencionales, y resultan en compuestos que se adhieren al metal base, como en el caso de los aceros inoxidables (Cr2O3) y el aluminio (Al2O3). “La película del producto de la oxidación que se forma en esas superficies, sea en medios atmosféricos, o en ambientes químicos es opuesta a las películas auto-protectoras encontradas en otros materiales metálicos”. Es de formación discontinua, permeable, soluble, con tendencia a crecer indefinidamente hasta la completa degradación del material metálico. De ahí la necesidad de protección, siendo usual el empleo de recubrimientos.

La eficiencia de esos recubrimientos depende en gran parte de la preparación de la superficie receptora. Una superficie bien limpia, libre de herrumbre, grasa, suciedad y humedad se convierte en el mejor sustrato a un recubrimiento protector decorativo. Impurezas Se pueden definir como impurezas o suciedades a las sustancias encontradas en la superficie y que pueden interferir en el proceso o en la calidad de protección esperada. En ellas se tendrán los siguientes tipos: Oleosas: óleos minerales, óleos grasos, emulsiones óleo-grasas, óleos de laminación, además de, los protectores oleosos contra la corrosión. Semi-Sólidas: en el desengrasado alcalino en caliente, principalmente en procesos de limpieza por chorro, esas suciedades (parafinas, grasas, ceras, jabones protectores anticorrosivos comunes) no presentan una gran dificultad en ser removidas. Sólidas: son las partículas diseminadas en pastas de pulido, residuos base carbono de películas parcialmente carbonizadas que constituyen los casos en que aparecen mayores dificultades, normalmente cuando se quiere una electrodeposición. Óxidos y Productos de Corrosión: son los que, por ejemplo, aparecen en un tratamiento térmico.

Medios de Remoción Detergencia: Desengrasamiento Alcalino Los medios de remoción más frecuentemente utilizados son detergencia, solubilización, acción química o acción mecánica. Estos medios pueden ser empleados aisladamente o asociados. Detergencia: Desengrasamiento Alcalino En este proceso se trata de remover las películas y agregados de suciedades que se encuentran adheridos a las superficies metálicas, pero que no hayan reaccionado con las mismas, en el estricto sentido químico. Se consigue promover la solubilización de esas suciedades, por la acción de una solución de limpieza, durante un tiempo adecuado, a una temperatura conveniente, ayudada, muchas veces, por la acción mecánica. La composición y naturaleza de los compuestos de limpieza alcalina varían de acuerdo con el tipo de trabajo. Los llamados alcalinos pesados son utilizados para la limpieza de los aceros, cuando la cantidad de suciedad es grande y de naturaleza severa. El pH de las soluciones varía de 12,4 a 13,8. Cuando el acero posee poca suciedad o se trata de metales livianos como aluminio, latón o zinc, se utilizan los alcalinos medios. El pH de las soluciones varía de 11,4 a 12,4. En el caso de la limpieza de metales y aleaciones más fácilmente atacables, se utilizan los alcalinos leves. El pH de las soluciones se limita a 10,5 – 11,2; siendo la alcalinidad generalmente promovida por boratos, carbonatos y fosfatos.

Solubilización La remoción de las impurezas por medio de solventes, es eficiente cuando las mismas son aceites, de naturaleza simple o grasas con un grado de contaminación leve, en relación a las partes en tratamiento. Los principales tipos de solventes industriales se pueden clasificar en: Derivados de la industria petrolífera (hidrocarburos alifáticos); Derivados de la industria del carbón (hidrocarburos aromáticos); Incombustibles (hidrocarburos clorados) – tricloetileno, percloroetileno, 1,1,-tricloetano (metil-clorofórmico); Polares (cetonas, alcoholes y fenoles) Las modalidades de aplicación de los solventes son: Por inmersión de las piezas en el solvente, Por aplicación sobre la pieza de un chorro de solvente, Por desengrasado en vapor, Por desengrasado asociando inmersión (chorro caliente) y vapor Por desengrasado líquido-vapor

Acción Química: Decapado En relación a los solventes, se pueden citar algunos tipos especiales de utilización de los mismos: Solventes emulsionables Proceso difásico Emulsiones Acción Química: Decapado Se va a analizar el problema desde el punto de vista de la Tecnología Aplicada, donde la acción destructiva de ciertas sustancias es colocada a trabajar de una manera útil y aprovechable. Los tipos de decapado químico que se pueden utilizar son: decapado ácido - decapado alcalino

Decapado Ácido Se utilizan baños ácidos para la disolución de las películas de óxidos, que son los productos de la corrosión, para dejar el metal base limpio y en condiciones de sufrir los tratamientos posteriores. Los principales ácidos orgánicos utilizados se mencionan seguidamente: Ácido sulfúrico comercial Ácido clorhídrico Ácido fosfórico Ácido nítrico Ácido fluorhídrico

Decapado Alcalino El decapado alcalino puede ser empleado en conjunto con el uso de corriente eléctrica. El metal es generalmente colocado en el cátodo y el hidrógeno formado desprende las suciedades o reduce las capas de óxido existentes en la superficie metálica, teniéndose la limpieza electrolítica catódica. Cuando el metal es colocado en el ánodo, se tiene la limpieza electrolítica anódica, ocurriendo el desprendimiento de oxígeno. De acuerdo con la temperatura y la naturaleza de las sales empleadas, el ciclo presenta las siguientes variaciones: Oxidante – alta temperatura: la temperatura de operación está entre los 450°C a 550°C y es constituida de soda cáustica, agentes oxidantes y catalizadores que regulan la acción oxidante. Oxidante – intermedio: opera entre 350°C y 450°C, y contiene aditivos especiales que permiten la remoción de los óxidos simultáneamente. Oxidante – baja temperatura: el rango de operación está entre los 190°C y 220°C, y no difiere mucho de los precedentes.

Acción Mecánica (Abrasión) Reductor: la temperatura es del orden de 370 °C – 400°C y el reductor es un hidruro de sodio en una concentración de 1,5 % – 2 % en soda caústica; además del efecto termomecánico, actúa por la reducción de óxidos a metal o a óxidos inferiores, facilitando la fase ácida; Electrolítico: la temperatura de operación está entre 430 °C – 480°C. Las piezas se conectan a una fuente de corriente continua (6V), pueden sufrir acción oxidante como reductora, dependiendo de la polaridad. Acción Mecánica (Abrasión) Los métodos industriales de eliminación de esas capas de óxido son aquellos que utilizan procesos manuales y mecánicos. En el caso de procesos manuales, son utilizados: cepillos de acero, martillos de impacto, lijas raspadoras, etc., en los procesos mecanizados se utilizan raspadoras, lijadoras, pulidoras, martillos neumáticos, etc. Tipos de Abrasivos arena, granallas de acero angular (grit) y esférica (shot), óxido de aluminio, esferas de vidrio y escorias provenientes de la metalurgia del cobre, constituidas principalmente de escorias provenientes de óxidos de hierro y sílice.

Normas Existen normas que regulan algunos de los procesos para la preparación de las superficies metálicas. Internacionalmente las dos conocidas son la SSPC (Structural Structures Painting Manual) y la SIS (Swedish Standards Institution – Preparation Standards for Painting Steel Surface) que especifican la preparación de acuerdo al cuadro siguiente: Por ejemplo: una superficie de acero con un grado de herrumbre C, si fuera cepillada hasta el grado de preparación 2, se designa como CSt2 y si fuera limpiada hasta metal blanco, se designa CSa3.

La norma más usual en la preparación de superficies es la sueca SIS-055900-1967 – Pictorial Surface Preparation Standards for Painting Steel Surface. Las normas como la de la Petrobrás, la de la NACE (National Asociation of Corrosion Engineers), la de la British Standards – BS-423267 y la DIN 55928 (Deutsche Industrie Normen) se asemejan a la de la SIS (Swedish Standards Institution – Preparation Standards for Painting Steel Surface) . Así se tiene:

Bibliografía Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales, William F. Smith, Mc Graw Hill, Tercera Edición (2000). Ciencia de Materiales para Ingenieros, Shakelford, Pentice Hall (1992). Materials Science and Engineering. An Introduction, W.D. Callister, John Wiley & Son, Inc. (2004). Bralla, J., “Manual de Diseño de Productos para Manufactura”, Mac Graw Hill, México, 1993. Kalpakjian, S., Schmid, S., “Manufactura, Ingeniería y Tecnología”, Ed. Prentice Hall, México, 2002. Schey, J., “Procesos de Manufactura”, Mac Graw Hill, Mexico, 2001. Kozlov, Y., “Ciencia de los Materiales”, Ed. Mir. 1983.