Características generales de corrosión del latón.
El latón, una aleación de Cu-Zn con zinc como principal elemento de aleación, recibe su nombre por su color amarillo.
Dependiendo del tipo y contenido de elementos de aleación agregados, el latón se puede clasificar en tres tipos principales: latón monofásico, latón dúplex y latón especial.
Cuando el contenido de zinc es inferior al 36%, se forma una solución sólida α monofásica, por lo que se conoce como latón α. Cuando el contenido de zinc varía entre 36% y 45%, se convierte en latón dúplex α+β.
El latón con un contenido de zinc superior al 45% no es práctico debido a su excesiva fragilidad debido al exceso de fase β. Los latones especiales se formulan añadiendo a la base Cu-Zn elementos como Sn, Mn, Al, Fe, Ni, Si, Pb, etc.
El latón se corroe lentamente en la atmósfera y también tiene una baja tasa de corrosión en agua dulce pura (0,0025-0,025 mm/año). Sin embargo, se corroe un poco más rápido en agua de mar (0,0075-0,1 mm/año).
Los fluoruros tienen un impacto mínimo sobre la corrosión del latón, los cloruros tienen un efecto más significativo, mientras que los yoduros causan una corrosión severa. En agua que contiene gases como O2, CO2, H2S, SO2, NH3, etc., la velocidad de corrosión del latón aumenta considerablemente.
Se corroe fácilmente en agua mineral, especialmente agua que contiene Fe2(SO4)3. El latón se corroe severamente en ácidos nítrico y clorhídrico, se corroe más lentamente en ácido sulfúrico y es resistente a soluciones de NaOH. El latón tiene mejor resistencia a la corrosión por impacto que el cobre puro.
Los latones especiales tienen mejor resistencia a la corrosión que el latón normal. Agregar aproximadamente un 1% de Sn al latón reduce significativamente la corrosión por descincificación y mejora su resistencia al agua de mar. La incorporación de aproximadamente un 2 % de Pb al latón aumenta su resistencia al desgaste, reduciendo significativamente su tasa de corrosión en el flujo de agua de mar.
Para evitar la descincificación se pueden añadir pequeñas cantidades de As, Sb o P (0,02%-0,05%). El latón naval que contiene entre 0,5% y 1,0% de Mn tiene mayor resistencia y excelente resistencia a la corrosión. En el latón que contiene 65% Cu y 55% Cu, al sustituir parte del Zn por 12%-18% Ni se cambia el color a blanco plateado, por lo que se llama alpaca o alpaca.
Esta aleación presenta excelente resistencia a la corrosión en ácidos salinos, alcalinos y no oxidantes. La sustitución extensa de Ni por Zn evita la descincificación. Además de estas características de corrosión, el latón también sufre dos formas importantes de corrosión: descincificación y fisuración por corrosión bajo tensión.
Fisuración por corrosión bajo tensión del latón.
Los factores que influyen en el agrietamiento por corrosión bajo tensión en el latón incluyen el medio corrosivo, la tensión, la composición de la aleación y la microestructura. Una aleación específica sólo sufre corrosión bajo ciertos medios y condiciones de tensión específicas.
(1) Medio corrosivo
El latón sometido a tensión de tracción puede sufrir corrosión bajo tensión en todos los entornos que contengan amoníaco (o NH4+), así como en la atmósfera, agua de mar, agua dulce, agua a alta temperatura y presión, y vapor. Por ejemplo, la rotura de casquillos de bala de latón durante la temporada de lluvias del verano (también conocida como “rotura de temporada”) es un ejemplo típico de fisuración por corrosión bajo tensión en el latón.
Además, la morfología del agrietamiento por corrosión bajo tensión del latón puede ser intergranular o transgranular. En las soluciones filmógenas se producen principalmente fracturas intergranulares, mientras que en las soluciones no filmógenas las fracturas transgranulares son más frecuentes.
En general, se cree que el mecanismo de fisuración por corrosión bajo tensión del latón implica la formación de una película frágil de óxido cuproso sobre la superficie del latón en soluciones formadoras de película. Esta película se fractura bajo tensión y tensión, lo que provoca la propagación de la grieta hacia el metal base, que luego se detiene debido al deslizamiento, exponiendo la punta de la grieta a la solución corrosiva.
El proceso de penetración intergranular, formación de película, fractura frágil y propagación de grietas se repite, dando como resultado una superficie de fractura escalonada. En soluciones que no forman película, la tensión provoca la disolución preferencial de las dislocaciones de la superficie del latón, lo que lleva a la propagación de grietas a lo largo del camino de mayor densidad de dislocaciones, provocando fracturas.
En el latón con menor contenido de zinc, las dislocaciones son principalmente celulares y los límites de grano tienen la mayor densidad de dislocaciones, lo que conduce a fracturas intergranulares.
En latón con alto contenido de zinc, las dislocaciones son principalmente planas y las fallas de apilamiento son las áreas de mayor densidad de dislocaciones, lo que conduce a fracturas transgranulares.
Además, la congregación de átomos de zinc en dislocaciones bajo tensión aumenta la reactividad en estos lugares, aumentando así la velocidad de propagación de grietas con mayor contenido de zinc.
Los estudios experimentales muestran que, en condiciones atmosféricas, las atmósferas industriales causan con mayor facilidad grietas por corrosión bajo tensión en el latón, con la vida de fractura más corta, seguidas de las atmósferas rurales; las atmósferas marinas tienen el menor efecto.
Estas diferencias en los ambientes atmosféricos se deben a variaciones en el contenido de SO2 (mayor en atmósferas industriales, menor en atmósferas rurales y casi inexistente en atmósferas marinas).
En resumen, las sustancias que causan principalmente el agrietamiento por corrosión bajo tensión en el latón son el amoníaco y sus derivados, o sulfuros. El efecto del amoníaco es bien conocido, mientras que el papel de los sulfuros es menos claro. Además, el vapor, el oxígeno, el SO2, el CO2 y el CN- tienen un efecto acelerador sobre la corrosión bajo tensión.
(2) Estrés
La tensión de tracción es una condición necesaria para que se produzcan fisuras por corrosión bajo tensión en el latón. Cuanto mayor sea la tensión de tracción, mayor será la sensibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
La eliminación de la tensión de tracción residual mediante el templado a baja temperatura puede prevenir el agrietamiento por corrosión bajo tensión en el latón.
(3) Composición y microestructura de la aleación.
Cuanto mayor sea el contenido de zinc en el latón, mayor será su sensibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión. El contenido específico de zinc por debajo del cual no se produce corrosión bajo tensión depende de la naturaleza del medio.
Por ejemplo, el latón con menos del 20% de contenido de zinc generalmente no sufre agrietamiento por corrosión bajo tensión en ambientes naturales, pero el latón con bajo contenido de zinc puede sufrir agrietamiento por corrosión bajo tensión en agua con amoníaco.
Los efectos de otros elementos de aleación sobre el agrietamiento por corrosión bajo tensión son los siguientes:
El silicio previene eficazmente el agrietamiento por corrosión bajo tensión en el latón α. Si y Mn mejoran la resistencia del latón α+β y β al agrietamiento por corrosión bajo tensión. En atmósferas de amoníaco, elementos como Si, As, Ce, Mg mejoran la resistencia a la corrosión bajo tensión del latón α.
En condiciones atmosféricas, Si, Ce, Mg, etc., aumentan la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Las pruebas de exposición en atmósferas industriales indican que la adición de Al, Ni y Sn a las aleaciones Cu-Zn reduce su tendencia a sufrir fisuración por corrosión bajo tensión.
