¿Qué es la oxidación del aluminio y qué importancia tiene para la resistencia a la corrosión del aluminio? Según la Asociación del Aluminio, "casi el 75 por ciento de todo el aluminio que se ha producido sigue utilizándose hoy en día". Esto no es sólo un testimonio de la reciclabilidad del aluminio, sino también de su capacidad para resistir la corrosión. El aluminio mantiene su valor a lo largo de la cadena de suministro. Como continúa diciendo la Asociación del Aluminio: "El aluminio es 100% reciclable y conserva sus propiedades indefinidamente". ¿Qué tiene el aluminio que lo hace tan resistente a la corrosión? En esta entrada del blog, responderemos por qué.
La corrosión se produce de forma natural cuando la naturaleza intenta devolver los metales a su estado original, estable y oxidado. El grado y la gravedad de la corrosión que se produce con el tiempo dependen tanto del material como de su entorno de funcionamiento. La corrosión es una degeneración causada por elementos ambientales. La corrosión del aluminio puede producirse gradualmente a lo largo de semanas, meses o incluso años. Con el tiempo suficiente, los productos de aluminio pueden desarrollar grandes agujeros debido a la corrosión.
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En general, el aluminio y sus aleaciones tienen una excelente resistencia a la corrosión. El aluminio en su estado natural, comercialmente puro o aluminio 1xxx, tiene la mejor resistencia a la corrosión, pero esa cualidad se ve comprometida a medida que se le añaden aleaciones, en particular cobre y hierro, pero también magnesio o zinc. A continuación se enumeran los elementos de aleación utilizados para conseguir las propiedades deseables de la mayoría de los grupos de aleaciones de aluminio comerciales.
Estos elementos, añadidos en pequeños porcentajes, se añaden para conferir al metal las propiedades deseadas de resistencia, ductilidad, soldabilidad, maquinabilidad, resistencia a la corrosión y otras. Debido a que existe cierto grado de previsibilidad en los cambios de propiedades entre los distintos grupos de aleaciones, suelen utilizarse en diferentes mercados. A efectos de esta entrada del blog, hablaremos principalmente de la resistencia a la corrosión, pero a la hora de decidirse por una aleación, no hay que considerar ninguna propiedad de forma aislada.
Paradójicamente, la oxidación del aluminio es una parte fundamental de su resistencia a la corrosión. El aluminio tiene una gran afinidad por el oxígeno. Cuando una superficie de aluminio nueva se expone en presencia de aire o de cualquier otro agente oxidante, desarrolla rápidamente una película fina y dura de óxido de aluminio (u óxido hidratado en agua no estancada). Esta oxidación del aluminio es precisamente lo que lo hace tan resistente a la corrosión.
Esta película es relativamente inerte desde el punto de vista químico. La resistencia a la corrosión del aluminio se basa en la inactividad de esta película superficial de aluminio u óxido hidratado. Es cuando esta película superficial se disuelve cuando se produce la corrosión; cuando la película sufre daños localizados y no puede autocurarse, se produce corrosión localizada.
Esta película superficial es generalmente estable en un rango de pH de aproximadamente 4,5 a 8. La película puede permanecer estable en otros casos dependiendo del entorno, por ejemplo, ácido nítrico a pH 0, ácido acético glacial a pH3, o hidróxido de amonio a pH 13. La película de óxido puede disolverse en la mayoría de los ácidos y bases fuertes, en cuyo caso la corrosión del aluminio será rápida.
Como ocurre con todos los materiales arquitectónicos y estructurales comunes, el aluminio se corroe en determinadas condiciones. Esto es más probable que ocurra cuando se elige la aleación incorrecta para los proyectos o aplicaciones. Para obtener buenos resultados con el aluminio, es esencial conocer lo siguiente:
La oxidación es una forma de corrosión específica del hierro y el acero (porque contienen hierro). De hecho, óxido es el nombre común del óxido de hierro, cuando el hierro o el acero se unen al oxígeno y sufren oxidación. Por lo tanto, el aluminio no puede oxidarse.
El aluminio y sus aleaciones son resistentes a la corrosión. Aunque el aluminio es resistente por naturaleza, su resistencia disminuye con la adición de más aleaciones. La resistencia del aluminio a la corrosión se debe a la oxidación. Cuando las superficies nuevas de aluminio entran en contacto con el aire u otros agentes oxidantes, se forma una película fina y dura de óxido de aluminio que lo protege de la corrosión. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el aluminio no es completamente inmune a la corrosión y puede corroerse en determinadas condiciones.
Aleación 1100: El aluminio de grado 1100 es aluminio comercialmente puro. Tiene una excelente resistencia a la corrosión y es habitual en las industrias química y alimentaria. Por lo demás, es un metal blando y dúctil con una excelente trabajabilidad. Encontrará la aleación 1100 con frecuencia en aplicaciones que requieren conformado. Puede soldarse con cualquier método, pero no es tratable térmicamente.
Aleación 3003: La aleación 3003 es la más común de las aleaciones de aluminio. Se trata de aluminio puro de calidad comercial con un 20% más de resistencia gracias a la adición de manganeso y cobre. También tiene una excelente resistencia a la corrosión, trabajabilidad y se puede soldar, estirar o hilar.
Aleación 5052: La 5052 es también una aleación muy popular porque tiene la mayor resistencia de todas las calidades no tratables térmicamente. Es especialmente común en ambientes marinos y de agua salada por su resistencia a la corrosión. Tiene una excelente trabajabilidad y es fácil de estirar o conformar en formas complejas.
Aleación 6061: La aleación 6061 es la más versátil de las aleaciones tratables térmicamente, incluyendo resistencia a la corrosión, trabajabilidad al recocido y soldabilidad. Encontrará la aleación 6061 en productos y aplicaciones que requieren una trifecta de buena apariencia, mejor resistencia a la corrosión y buena resistencia.
Aleación 6063: La 6063 suele conocerse como aleación arquitectónica por sus propiedades de alta resistencia a la tracción, gran acabado y alta resistencia a la corrosión. Encontrará el 6063 en decorados y remates arquitectónicos interiores y exteriores. Se anodiza con frecuencia.
En la industria aeroespacial, se necesita tanto una alta resistencia como una gran resistencia a la corrosión. Por esta razón, la industria aeroespacial se limita generalmente a las series 2xxx y 7xxx de aluminio. La menor resistencia a la corrosión del aluminio aleado de estas series se evita con revestimientos de aluminio puro aleado con la aleación de aluminio más resistente que hay debajo. El aluminio puro proporciona al avión la resistencia a la corrosión necesaria sin comprometer la resistencia del aluminio estructural.
Aleación 2011: La aleación 2011, también conocida como aleación de mecanizado libre (FMA), es conocida por su alta resistencia mecánica y excelente mecanizado, razón por la que se ve en piezas complejas y detalladas. Si esta aleación se mecaniza a alta velocidad, producirá virutas finas, pero se eliminan fácilmente.
Aleación 2014: La aleación 2014 tiene una base de cobre con una resistencia muy alta y un excelente mecanizado. Se utiliza en muchas aplicaciones aeroespaciales estructurales por su gran resistencia a la corrosión.
Aleación 2024: La aleación 2024 es muy utilizada por su combinación de alta resistencia y excelente resistencia a la fatiga. Se encuentra en todos los productos que requieren una buena relación resistencia-peso. Sin embargo, su resistencia a la corrosión es bastante baja, por lo que a menudo se la ve con una superficie anodizada (véase más abajo) o con Alclad.
Aleación 7075: De todas las aleaciones de aluminio, la 7075 es una de las de mayor resistencia. Al igual que la 2024, tiene una excelente relación resistencia/peso y se utiliza en piezas sometidas a grandes esfuerzos. La 7075 se puede conformar cuando se recuece y después se trata térmicamente si es necesario.
La oxidación del aluminio es más rápida que la del acero porque el aluminio tiene una gran afinidad por el oxígeno. Cuando todos los átomos de aluminio se han unido al oxígeno, el proceso de oxidación se detiene.
En lugar de desprenderse como el óxido, el óxido de aluminio forma una piel superficial dura y blanquecina.
Dado que el aluminio se une tan fácilmente al oxígeno, poco se puede hacer contra la oxidación del aluminio. Sin embargo, la corrosión del aluminio puede ser un problema grave. Para prevenir la corrosión del aluminio, debe tener en cuenta:
En general, existen tres tipos de revestimientos protectores apropiados para el aluminio:
Si le preocupa el riesgo de corrosión galvánica, le recomendamos que busque pinturas o recubrimientos en polvo con alta resistencia eléctrica.
El anodizado es un tipo de oxidación de superficies muy apreciado porque produce acabados atractivos, pero no es apropiado para fabricaciones de gran tamaño. Muchos navegantes utilizan un ánodo de sacrificio de zinc. Se corroe más rápidamente que el aluminio, sacrificándose esencialmente, y tendrá que ser reemplazado periódicamente.
Si opta por el revestimiento, no olvide que cualquier daño requerirá atención inmediata. Si se deja algo de aluminio al descubierto, se corre el riesgo de que la corrosión se instale.
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