Clasificación de los inhibidores de corrosión según su mecanismo y composición.

Introducción a los inhibidores de corrosión

Los inhibidores de corrosión son sustancias que, al añadirse en pequeñas cantidades a un entorno corrosivo, ralentizan la velocidad de corrosión. De hecho, un inhibidor puede considerarse un catalizador inhibidor. Existen numerosos inhibidores con diferentes composiciones. La mayoría de estas sustancias se han descubierto y modificado mediante ensayos experimentales, y muchas se comercializan con nombres comerciales, manteniéndose su composición química en secreto. Por este motivo, el proceso de protección mediante este método no se comprende del todo. Sin embargo, los inhibidores de corrosión pueden clasificarse según su mecanismo y composición.

Inhibidores de adsorción

Estas sustancias constituyen el grupo más numeroso de inhibidores de corrosión. En general, se trata de compuestos orgánicos que se adsorben a la superficie del metal y ralentizan las reacciones de disolución y reducción del mismo. En la mayoría de los casos, los inhibidores de adsorción afectan tanto a los procesos anódicos como catódicos, aunque en algunos casos el efecto no es el mismo. Las aminas orgánicas son un ejemplo de este grupo.

Veneno de sublimación de hidrógeno

Estas sustancias, como los iones de arsénico y antimonio, impiden la reacción de liberación de hidrógeno. Como resultado, estas sustancias son muy eficaces en soluciones ácidas, pero ineficaces en entornos donde predominan otras reacciones catódicas, como la reducción de oxígeno.

Absorbentes de agentes nocivos

Estas sustancias eliminan los agentes corrosivos del ambiente. Ejemplos de este tipo de inhibidores son el sulfito de sodio y la hidrazina, que se combinan con el oxígeno disuelto en el ambiente según las siguientes relaciones:

2Na₂SO₃+ O₂= 2Na₂SO₄

N₂H₄+ O₂= N₂·H₂O

Es evidente que este tipo de inhibidores de corrosión funcionan muy bien en soluciones donde predomina la reducción de oxígeno y no son eficaces en soluciones fuertemente ácidas.

Agentes oxidantes

Sustancias como los cromatos, los nitratos y las sales férricas también se utilizan en muchos casos como inhibidores de la corrosión. Generalmente, estos materiales se emplean para prevenir la corrosión de metales y aleaciones que presentan transferencia activa-pasiva, como el acero y sus aleaciones, y los aceros inoxidables.

Inhibidores en fase gaseosa

Estos compuestos son muy similares a los inhibidores de absorción y presentan presiones de vapor muy elevadas. Por consiguiente, pueden utilizarse para prevenir la corrosión atmosférica de metales sin contacto directo. En la práctica, estos inhibidores se colocan cerca del metal que se desea proteger, de modo que su evaporación y condensación en la superficie metálica lo protejan. Los inhibidores en fase gaseosa suelen ser eficaces en espacios confinados, como dentro del embalaje de piezas o en el interior de maquinaria durante su almacenamiento y transporte.

Cabe destacar que los inhibidores suelen ser específicos para cada metal, entorno corrosivo, temperatura y concentración. Como se mencionó anteriormente, la concentración y el tipo de inhibidor a utilizar en un entorno corrosivo determinado se determinan mediante ensayos y experiencia, información que generalmente proporcionan los fabricantes de los materiales.

Concentración del inhibidor

Si la concentración de inhibidores de corrosión es demasiado baja, la corrosión puede acelerarse, especialmente la corrosión localizada, como la corrosión por picaduras. Por lo tanto, si la concentración del inhibidor es demasiado baja, el daño será mayor que si no se utilizara ningún inhibidor. Para evitar este riesgo, la concentración de inhibidores de corrosión siempre debe ser superior a la cantidad requerida y debe ajustarse periódicamente. Cuando se añaden dos o más inhibidores a un sistema corrosivo, su efecto a veces es mayor que el de cada uno por separado. Esta propiedad se denomina efecto aditivo. El mecanismo del efecto aditivo no se comprende completamente.

Limitaciones de la protección contra la corrosión

Si bien los inhibidores pueden utilizarse eficazmente en muchas aplicaciones, este tipo de protección contra la corrosión presenta limitaciones. La adición de inhibidores a un sistema puede no ser práctica debido a la contaminación ambiental. Además, muchos inhibidores son tóxicos y su uso se limita a entornos que no participan directa o indirectamente en la producción de alimentos u otros productos de consumo humano.

Por esta razón, las sales de arsénico, que son inhibidores eficaces en muchos ácidos fuertes, tienen un uso limitado. Los inhibidores se utilizan principalmente en sistemas cerrados y no suelen emplearse en sistemas completamente abiertos. Finalmente, a medida que aumentan la temperatura y la concentración del entorno, la eficacia de los inhibidores disminuye rápidamente.

Herramientas de inhibición

En su discurso de apertura del Congreso Anual de la NACE, Rosenfeld analiza los cálculos químico-cuánticos teóricos y aplicados, la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X, los trazadores radiactivos como el (Cl 36) y la polarización química como "herramientas" para estudiar el fenómeno de la inhibición.

La inhibición puede lograrse tanto por adsorción como por capas de fase en la superficie del metal. Demuestra que la inhibición por adsorción previene la corrosión por picaduras en aceros inoxidables. La protección se atribuye a La adsorción de iones desactivadores a la superficie del metal y su sustitución por el agente destructivo (Cl–) son factores clave. La protección se atribuye al poder de sustitución más que al poder oxidante, siendo el anión NO3 más efectivo que el CrO4, a pesar de que este último es un agente oxidante más fuerte.

Rosenfeld demuestra que la protección del acero contra la corrosión por sulfuro de hidrógeno se debe a la aparición de películas de fase compuestas de hierro, azufre y componentes inhibidores en la superficie del acero. También señala que solo un pequeño porcentaje (en un caso, el 4%) de la superficie debe estar cubierto por el inhibidor adsorbido para detener la corrosión. La adsorción es, en algunos casos, de naturaleza química. El punto principal de la afirmación de Rosenfeld es que «el mecanismo de inhibición, independientemente de la cantidad adsorbida a la superficie, consiste en modificar las propiedades electrofísicas de los átomos superficiales mediante reacciones superficiales para recubrir la superficie del metal y aislarla del entorno corrosivo».

Prevención de la corrosión mediante la formación de una fase protectora o la adsorción a la superficie metálica

En mayo de 1983 se celebró una conferencia internacional sobre inhibición. En los últimos años se ha presentado evidencia de que muchos inhibidores orgánicos e inorgánicos protegen interactuando con diversos productos de corrosión y formando una fase protectora, en lugar de adsorberse a la superficie metálica.

La conferencia hizo hincapié en la distinción entre los inhibidores de corrosión que se adsorben a la superficie metálica y los que protegen mediante la formación de fases. Las actas de esta conferencia, que contenían aproximadamente 30 artículos, fueron publicadas por NACE en 1984. Un eliminador de color e inhibidor con el nombre comercial KO-99 es de tipo fusible.

Una causa importante de corrosión en las zonas superiores de las refinerías de petróleo es la corrosión por sulfuro de hidrógeno y ácido clorhídrico. En estos casos, Nathan y Progioni recomiendan inhibidores formadores de película. Los inhibidores de corrosión también son útiles para reducir la formación de ampollas por hidrógeno.

Las consideraciones medioambientales han impulsado el desarrollo de inhibidores de corrosión que contienen metales ligeros (por ejemplo, se ha prohibido el uso de cromatos).

Un artículo de Breske proporciona información sobre ensayos y experiencias prácticas con estos inhibidores de corrosión en ambientes acuáticos. También se analiza el crecimiento de algas (y la incrustación). Brown ha sustituido el cromato por un inhibidor de triazol.

Viocasvish y Sullivan estudiaron los efectos combinados e individuales del molibdato, el fosfato y el borato con nitrato y triazol en refrigerantes para automóviles y describieron el procedimiento experimental. La adición de un 0,2 % de agua al amoníaco lo hidrató y detuvo la corrosión del acero.