166 LatinAmerican Journal of Metallurgy and Materials, Vol. 5, N° 2, 1985

ARTICULO TECNICO / TECHNICAL PAPER

Permeabilidad de Pinturas en una Solución Salina Acida

Rosa Vera A. y Juan Ignacio Gardiazábal 1.

Instituto de Química, Universidad Católica de Valparaíso, Casilla 4059, Valparaíso, Chile

En el presente trabajo se compara mediante curvas de polarización potenciocinétíCas lentas (3V/hora) trazados cada cierto tiempo, lapermeabilidad de diferentes pinturas sobre acero 1020, en una solución de NaCI a13%y pH = 2,0. Los resultados indican tomando comopatrón acero 1020 desnudo, que el espesor de la pintura es fundamental en la protección del mismo, pues aumenta la resistenciaal pasode iones. Sin embargo en condiciones similares el recubrimiento anticorrosivo oleoresinoso es más efectivo en la protección del material.La velocidad de corros ion del acero determinada en base a la cantidad de hierro en solución (después de 30 días de ensayo), es mayor enla pintura epóxica (1,6 mpy) que en la pintura anticorrosiva oleoresinosa (0,9 mpy).

Permeability study of paintigins acid saline solution

The permeability ofdifferent paintings recovering 1020 steel samples was investigated in 3%NaCl (pH = 2,0) solution, cornparing pola-rization curves registered at slow potential sweep rate (3V/h). Taking as a reference an bare 1020 steel sarnple, the results indicate thatthe thicker ofthe painting is ver,! important, because a greater corrosion resistence is observed as painting recovering is thicker, due tounder thes e conditions the "diffusion" of ions through the film makes more difficult. Nevertheless under similar conditions the oleoresi-nus anticorrosive recovering is more effective for protecting the samples. The steel corrosion rate was calculated determining theamount of iron present in solution after 30 days. That rate were 1.6 mpy and 0.9 mpy for the epoxy and oleoresinus anticorrosive pain-ting respectively.

INTRODUCCION

La corrosion marina es un proceso continuo y todaslas estructuras ubicadas en zonas próximas al marosumergidas en él se atacan. Esto hace que se las debeproteger contra su desintegración manteniéndolas encondiciones operativas, debido al alto costo que significasu reparación o reemplazo. Un barco es la estructuratípica sometida a la acción de la corrosión marina, ya quese encuentra en inmersión permanente (carena) y enexposición continua a la atmósfera salina (resto delcasco, línea de flotación y superestructura) [1].

En la construcción de un casco se emplea aceronaval, aleación que reúne los requisitos de resistenciarequeridos por la estructura final y que es de menor costoque otros metales y aleaciones. Se trata, sin embargo deun material fácilmente corrosible en un medio altamenteagresivo, que contiene según el grado de contaminacióndel agua de mar, cloruros, sulfatos, carbonatos, ácidos oálcalis. Este hecho constituye una condición de exigenciatal, que sólo puede ser superada eligiendo los mejoresrevestimiento s protectores [1, 2].

Un revestimiento protector en medio marino, de-berá estar constituido a lo menos por un fondo anticorro-sivo, cuya misión es proteger el metal contra la corrosióny una pintura de terminación, que debe cubrir dichofondo, ya que éste no puede ser expuesto directamente ala acción del medio agresivo. En el caso particular de lacarena, la pintura de terminación es tóxica (antifouling)por cuanto debe impedir o reducir la fijación de lasincrustaciones biológicas. Finalmente, un buen recubri-miento debe complementarse con la aplicación de un pre-tratamiento de acción pasivante sobre la superficiemetálica, o con una pintura intermedia entre el fondoanticorrosivo y la pintura de terminación [3-5].

El comportamiento de un determinado esquema depintado dependerá de las propiedades físicas, eléctricasy electroquímicas de esa película, como asimismo de lascaracterísticas superficiales del metal y de la naturalezadel medio en que prestará sus servicios. Es evidente, porlo tanto, que el mecanismo que gobierna la acción protec-tora de una pintura es sumamente complejo y es el resul-tado de la concurrencia de múltiples factores [6, 7].

La función primordial del uso de las pinturas comomedio de protección contra la corrosion es aislar lasuperficie metálica del medio que la rodea, potencial-mente agresivo, mediante la formación de una películacon acción pasivante y de barrera [1]. Este objetivo raravez se logra en forma completa, debido en parte a la per-meabilidad natural que exhibe cualquier película conti-nua y en parte por los defectos propios de la construcciónde la misma o por los deterioros que ella sufre enservicio [8].

Por consiguiente, el objetivo del presente trabajoserá comparar, aplicando técnicas electroquímicas, lapermeabilidad de diferentes recubrimientos, conside-rando tanto el espesor como la calidad del mismo.

PARTE EXPERIMENTAL

El material empleado como electrodo de trabajo fueuna chapa de casco de buque, de la siguiente composición0,17 - 0,23 % e, 0,30 - 0,60 % Mn, 0,04 % máx. P, 0,05 %máx. S y resto Fe; de 10 cm. X 10 cm. X 1,3 cm. de espe-sor, decapada de acuerdo con el procedimiento descritopor A.S.M. [9], pintada o desnuda según los casos. A ellase adhiere un cilindro de vidrio de 8,5 cm. de longitud y3,3 cm. de diámetro por medio de un adhesivo inerte (Fig.1). La celda se completa con un contraelectrodo de pla-tino y un electrodo de referencia de calomel saturado.

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4 -----r----1

3

Fig. 1. Esquema de la celda de corrosión marina.1. electrodo de trabajo.2. película de pintura.3. camisa de agua.4. electrodo de referencia.5. contraelectrodo.

Los valores de potencial están referidos al electrodo nor-mal de hidrógeno.

El equipo empleado consistió en un potenciostato yen un generador de señales triangulares de potencialfabricados en nuestro laboratorio. La corriente y elpotencial fueron registrados simultáneamente en unregistrador X-Y Recorder HewlettPackard modelo1130.

Como solución de trabajo se utilizó NaCl al 3%pH2,0, preparada a partir de NaCI p.a., HCl p.a. yaguadestilada.

Las experiencias se realizaron a temperatura am-biente en medio aireado con una velocidad de barrido delpotencial de 3,0 V/hora.

Las pinturas utilizadas en las diferentes probetas seespecifican en la tabla 1.

RESULTADOS Y DISCUSION

El potencial de corrosión inicial que presenta elmetal desnudo es de - 0,3 V manteniéndose constante através del tiempo. Las probetas A y B presentan unpotencial de corrosión inicial de - 0,4 V alcanzandoambas el valor estable de - 0,3 V después de tiemposdiferentes, 38y 55días respectivamente. Esto nos indica-ría una mayor permeabilidad al medio corrosivo porparte del revestimiento protector de la probeta A.

Las figuras 2 y 3 muestran las-curvas de polariza-ción realizadas sobre cada uno de los revestimientos,para tiempos diferentes. En ellas se observa que las cur-vas potenciodinámicas correspondientes a las probetasrevestidas, presentan la típica repuesta ohmica de un sis-tema con película resistiva [6]. Sin embargo, esta técnicapuede ser empleada ya que la respuesta a la perturba-ción es función de la conductividad del film, es decir deltipo de pintura y del tiempo de exposición al medio agre-sivo [6].

Para el metal desnudo se observa un desplaza-miento de la curva de polarización debido a una disminu-ción de la corriente anódica con el tiempo. Esto. estaríaindicando que se forma una película pasivamente deóxido férrico hidratado sobre la superficie del metal,puesto que la corriente disminuye por lo menos dos órde-nes de magnitud. Los ensayos A y B en cambio, presen-tan comportamientos disímiles debido a la calidad de la

TABLA1

PINTURAS EMPLEADAS EN LOS ENSAYOS

Probeta Tipo de pintura %Fe"O,' espesor, mil8**

A 1 mano de pintura epóxica --- 2-3

B 1 mano de fondo anticorrosivooleoresinoso 16,0 2-3

2 manos de pintura epóxicaC 6-9

1 mano de aluminio 1630 anti-corrosivo

1 mano de pintura epóxica marina 13,0D 6-9

2 manos de antifouging rojoE 2 manos de fondo anticorrosivo

oleoresinoso 16,0 4-6

* Cantidad de F~08 por 100 g de pintura original.** mils = milésimas de pulgada.

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120.0

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-OJOF~ 2. Curvas de polarización: -- Metal desnudo; - - - - probeta

A .... probeta C. (1) 10 minutos (2) 2 días (3) 10 días.

120.0

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-60.0

Fig. 3. Curvas de polarización: -- Metal desnudo; - - - - probetaB .... probeta E, a tres tiempos diferentes. (1) 10 minutos (2)2 días (3) días.

pintura. El recubrimiento epóxico con el tiempo se vahaciendo cada vez más perrrieable al medio corrosivo conlo cual la forma de la curva se asemeja a la obtenida en laaleación desnuda pasivada. El recubrimiento anticorro-sivo oleoresinoso en cambio presenta inicialmente unaumento en la corriente, seguida posteriormente de unadisminución, lo que indicaría una mayor efectividaddebido a que tiene como pigmento activo, cromato de Zn,el que por ser un inhibidor oxidante estabiliza al acero,Ilevándolo a un potencial que ·correnponde a la zonapasiva y formando posiblemente, una delgada películaprotectora de óxido férrico entre el metal y la pintura(Figé. 4 Y5). Si aumentamos el espesor del recubrimiento(ensayos e y E) se produce lo esperado, es decir que tantouna como otra pintura presentan un comportamientosimilar obteniéndose sólo corrientes catódicas netascomo respuesta a la variación del potencial.

Si comparamos el comportamiento a un mismo tiem-. po entre el metal desnudo, el recubrimiento epóxico y la

pintura anticorrosiva oleoresinosa, tenemos una confir-mación de lo dicho anteriormente (Fig. 6). Existe menorefectividad cornobarrera protectora para la pintura epó-xica, lo cual produce una mayor disolución del metal.

Estos resultados concuerdan con las velocidades decorrosión obtenidas del análisis de la solución realizadosuna vez finalizadas las experiencias. La velocidad decorrosión para el acero 1020 recubierto con la pinturaepóxica es de 1,6 mpy (milipulgadas por año) y práctica-mente duplica a la obtenida para el acero recubierto conla pintura anticorrosiva oleoresinosa (0,9 mpy). Es inte-resante destacar que a pesar de obtener una corrienteneta catódica para el ensayo E, se tiene hierro en soluciónque equivale a una velocidad de corrosión de 0,005 mpy.Este hierro se debe principalmente a disolución del óxidocontenido en la pintura.

Por último, en la actualidad se realizan ensayos ace-lerados de corrosión, empleando el mismo tipo de acero ypinturas, en cámaras de simulación ambiental (nieblasalina, humedad) y en una estación marina ubicada a 100mts. de la costa de Valparaíso (longitud 70°, latitud30°).

2 DI.AS30

o~--------~~~-~~~~~-----~N

E -30u--

--- EPOXICO

t--------i .....OLEORESINA f------;-c:::t. 30 10 OlAS

o~------------~~~~~---------;

-30

- 0.4L. - 0.36

E/ Volt

- 0.28

Fig.4. Comparación entre el comportamiento de la pintura oleoresi- -nosa y la pintura epóxica.

pinturat=Odias acero

t = O- 2 dias

pinturaFe203acero

t = > 10 dias

Fig. 5. Secuencia de tormaeron de una petícula protectora de F~U3entre ·el metal y la pintura a distintos tiempos.

120.0

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60.0

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-60.0

- 0.46 - 0.38E / Volt

-030

Fig. 6. Curvas de polarización: - - - - probeta A. -.-.-probeta B,. . . . probeta C, D. y E a 30 días.

CONCLUSIONES

1. La pintura epóxica, transcurridos 30 días deensayo es menos efectiva que el recubrimiento anticorro-sivo oleoresinoso debido a que este último posee en sucomposición cromato de Zn, inhibidor oxidante que esta-biliza al acero. Sin embargo hay que tener presente que laacción protectora de este aditivo se empeora con eltiempo por cuanto su concentración disminuye alcan-zando un nivel inferior al que se necesita para mantenerla aleación en la zona pasiva.

2. De acuerdo con la bibliografía revisada, el valorde la velocidad de corrosión para acero recubierto conpintura epóxica en agua de mar fluctúa entre 0,3 y 2,9mpy [10,11]. Estos datos concuerdan con el obtenido ennuestros ensayos.

AGRADECIMIENTOS

Los autores del artículo agradecen al Profesor de laEscuela Naval señor Mario Oneto G. y al Ingeniero deASMAR, señor Boris Guerrero la colaboración prestadaen el desarrollo del presente trabajo.

BIBLIOGRAFIA

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7. Morcillo , M. y Feliu, S.: Revista de Metalurgia, 11 (1975)239.

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