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Huitième Arrêt

Plaça de J. Vicenç Vives

Tous les matériaux exposés aux intempéries sont fatigués. Nous avons vu précédemment comment les roches calcaires sont attaquées par les acides, mais nous savons aussi, et dans ce lieu on peut voir quelques exemples, comme le fer est rivé. Le processus par lequel les propriétés d’un matériau se détériorent en raison de réactions chimiques avec l’environnement est appelé corrosion. Il est généralement causé par l’humidité de l’air, mais il est accentué en présence de certaines substances, comme les sels ou les acides. C’est un processus très important qui est bien présent dans de nombreuses activités humaines, telles que la construction et la métallurgie, car il affecte, par exemple, la résistance des matériaux.

L’exemple du fer rouillé est le plus commun. Un clou se décompose parce que le fer, qui est un métal, réagit avec l’oxygène pour former de l’oxyde de fer. Dans cette réaction, il y a un changement au niveau atomique. Un changement qui n’est pas vu, puisque les atomes sont très petits, comme nous le savons déjà, mais que quand il affecte de nombreux atomes, il devient visible. Le fer s’arrête de briller et devient rougeâtre. Son volume augmente et cela le fait dégénérer, manger et disparaître et, par conséquent, il devient plus faible. Le produit qui s’est formé, la rouille ou l’oxyde de fer, a des propriétés très différentes de celles du fer métallique. Il est nécessaire d’aller très attentivement avec ce fait et pour cette raison différents processus ont été appliqués pour éviter ou ralentir la corrosion. Dans ce carré, il y a quelques exemples de matériaux résistants à la corrosion.

S’il s’agit d’utiliser du fer, qui est un métal relativement économique et facile à travailler, le moyen le plus simple de le protéger est d’appliquer une couche qui en fera un isolant de l’extérieur. Pendant des années, une peinture appelée mini a été utilisée, qui est principalement composée d’oxyde de plomb. La toxicité de ce matériau a conduit à d’autres formes de revêtements, de peintures et de vernis, plus ou moins efficaces. Celui qui a mieux fonctionné a été de modifier le fer avec l’addition d’autres métaux. Par exemple, en ajoutant du chrome et du nickel, vous obtenez de l’acier inoxydable. C’est un matériau largement utilisé, et sûrement dans les cuisines de nombreuses maisons les pots sont faits de ce matériau, ainsi que la balustrade de l’escalier qui mène à la porte arrière des tribunaux (visages sur la rue Canalejas) . Quand le fer est combiné avec d’autres métaux tels permet à la surface pour former un film mince d’oxyde de chrome et de nickel, qui sont très stables et empêche une pénétration plus profonde de la rouille qui affecterait toutes la pièce Ce phénomène s’appelle la passivation, et la plupart des matériaux que nous verrons sont passivés.

L’acier galvanisé des lanternes ou des signaux, par exemple, a également une couche autour de lui qui le protège. Dans ce cas, il s’agit de fer galvanisé et d’alliage de zinc. Son apparence n’est pas aussi brillante que celle de l’acier inoxydable.

Jusqu’à présent, nous avons vu deux exemples d’alliages qui passent à travers. Maintenant, nous allons voir un métal: l’aluminium. Bien qu’à première vue cela ne semble pas, il est également oxydé. Malgré cela, puisque le volume n’augmente pas comme dans le cas du fer, il conserve ses principales caractéristiques: il est léger, ductile et bon conducteur pour la chaleur et l’électricité, tout en ayant de bonnes propriétés mécaniques. Pour ces raisons, entre autres, il s’agit d’un métal largement utilisé, à partir de canettes rafraîchissantes aux portes et fenêtres ou bicyclettes, pour ne citer que quelques exemples disponibles à partir d’ici. Pour assurer sa passivation, l’aluminium est soumis à un processus appelé anodisation et qui permet d’obtenir une épaisse couche imperméable d’oxyde qui lui permet également d’être peinte.

Le chrome et le nickel plaqué, pour citer deux exemples dont nous avons déjà parlé plus haut, sont d’autres méthodes qui empêchent la corrosion des métaux qui les supportent.

Déjà sur le chemin de l’arrêt suivant, nous traverserons le pont de Sant Feliu. Nous verrons ici un exemple de la façon dont un matériau riveté volontairement a été inventé. On l’appelle acier du type corten, et son aspect est celui du fer rouillé. Sa composition est variable, mais contient habituellement du nickel, du chrome et du cuivre. La présence de ce dernier donne les tons rougeâtres. Comme dans les cas précédents, un film d’oxyde est formé – dans ce cas très évident – qui évite la détérioration profonde du matériau.

Le saviez-vous?

L’aluminium est le métal le plus abondant de la terre, principalement sous la forme d’argiles. Comme il n’y a pas encore de système économique pour l’extraire des argiles, il est obtenu à partir d’un minéral appelé bauxite qu’est l’oxyde d’aluminium. C’est à une température très élevée, dépassant les 2 000 degrés, bien que, si dans le processus de fusion un autre matériau appelé cryolite est ajouté, la température de travail peut être abaissée à 950 degrés. Ensuite, avec un processus électrolytique, l’oxygène de l’aluminium est séparé. Par conséquent, il y a assez d’énergie pour obtenir de l’aluminium.

Malgré cela, l’empereur Napoléon III avait une coutellerie en aluminium. Il ne la regardait que lors d’occasions spéciales et la dédiait aux invités les plus illustres. Le reste devait « se conformer » pour manger avec des plaques d’or. Il n’est pas étrange qu’il l’aimait tellement. À l’époque, l’aluminium était un métal rare et difficile à travailler en raison de la grande quantité d’énergie que nous savons maintenant qu’il est nécessaire de l’obtenir. En fait, nous ne savons toujours pas comment ils ont fait pour fabriquer un couvert en aluminium avec la technologie du moment.

Carte d’itinéraire

P1: Tour des Prêcheurs

P2: La Muraille

P3: Pujada de Sant Martí (Cromats Ensesa)

P4: L’Argenteria

P5: Pharmacie Saguer

P6: Pont de Sant Agustí

P7: Plaça de la Independència

P8: Plaça de J. Vicenç Vives

P9: Plaça de Sant Feliu

P10: Pujada de Sant Feliu. La Carbonera

P11: Els Quatre Cantons

Corrosió

La corrosió dels metalls és un procés electroquímic que implica dues semireaccions: la d’oxidació i la reducció.

Ambdues semireaccions es presenten simultàniament i no pot ocórrer una sense l’altra, ja que el procés global consisteix en un moviment d’electrons. La substància que perd electrons diem que s’ha oxidat, mentre que la que els guanya es redueix.

Òxid de ferro

L’oxidació del ferro és un procés electroquímic que comença amb una transferència d’electrons des del ferro cap a l’oxigen.

O₂ + 4 e^– + 2 H₂O —> 4 OH^–

Aquest procés és afavorit per presència d’aigua (la qual és crucial per a la formació del rovell) i accelerat per presència d’electròlits (sals). Per això el procés d’oxidació d peces de ferro és molt afavorit en zones de la costa, per la presència d’aire humit i amarat de sals.

Com que es formen anions hiroxil (OH^–), aquest procés també es veu afectat per la presència d’àcid, essent el procés de corrosió del ferro per l’oxigen accelerat a pH baixos. Els electrons necessaris per a la reacció anterior provenen de l’oxidació del ferro(0) a ferro(II):

Fe —> Fe²⁺ + 2 e^–

Seguidament tenen lloc les següents reaccions fins a la formació del rovell (consisteix en oxids de ferro(III) hidratats (Fe₂O₃·nH₂O), oxo-hidròxid de ferro(III) (FeO(OH)), i hidròxid de ferro(III) (Fe(OH)₃)):

4 Fe²⁺ + O₂ —> 4 Fe³⁺ + 2 O₂^–

Fe²⁺ + 2 H₂O —> Fe(OH)₂ + 2 H⁺

Fe³⁺ + 3 H₂O —> Fe(OH)₃ + 3 H⁺

Com que el rovell ocupa més volum que la massa original de ferro, la seva aparició pot causar l’aparició de clivelles i, si el procés segueix, s’arriba fins al trencament de la peça de ferro.

Acer inoxidable

L’acer és un aliatge de ferro i carboni amb un percentatge d’aquest últim del 0.008% al 1.76%.

El ferro pur és un metall molt dúctil però de baixa resistència. El carboni li dóna duresa i resistència. En funció del percentatge de carboni s’obtenen diferents tipus d’acer.

L’acer inoxidable és un producte metal·lúrgic que resulta d’afegir a l’acer una proporció bastant elevada de crom, o de crom i níquel. Conté, per definició, un mínim de 10.5% de Cr. Hi ha molts tipus d’acer inoxidable variant la proporció de crom i d’altres elements com per exemple el níquel. Un acer inoxidable bastant emprat és el 18-10, que conté un 18% de Cr i un 10% de Ni.

L’acer inoxidable és resistent a la corrosió, ja que el crom, i altres metalls que el poden formar (com el níquel), tenen una gran afinitat per l’oxigen i reaccionen amb ell formant una capa passivadora d’òxid del metall corresponent, evitant així la corrosió del ferro. Aquest procés s’anomena passivació.

Galvanitzat

Galvanitzat és el procés electroquímic pel qual es pot recobrir un metall amb un altre. La funció del galvanitzat és protegir la superfície del metall sobre el qual es realitza el procés.

El galvanitzat més comú consisteix en dipositar una capa de zinc (Zn) sobre ferro (Fe). Com que el Zn és més oxidable que el Fe i genera un òxid més estable, protegeix el Fe de l’oxidació a l’estar exposat a l’oxigen de l’aire.

Anodització

Es coneix com anoditzat a la capa de protecció artificial que es genera sobre l’alumini (Al) mitjançant l’òxid d’alumini conegut com alúmina. Aquesta capa s’aconsegueix mitjançant mètodes electroquímics, de manera que s’aconsegueix una major resistencia i durada de l’Al. Amb aquest procediment s’aconsegueix l’oxidació de la superficie de l’Al, creant una capa d’alúmina protectora per a la resta de la peça.

El nom del procés deriva del fet que la part a tractar amb aquest material, la superficie de la peça d’Al, és l’ànode d’aquest procés electrolític.

L’anodització és molt usada per a la protecció de l’Al de l’abrasió, la corrosió i per poder pintar-lo. Existiesen diferents mètodes de coloració de les capes d’òxid formades, coloració per sals i coloració per tints, essent la coloració per sals la més emprada i la que més qualitat en acabat i durada garantitza.

Niquelats

Els niquelats es fan servir com a electròlits de sulfat de níquel o clorur de níquel.

El níquel és un metall platejat, brillant, conductor de l’electricitat i de la calor, resistent a la corrosió, és dúctil i mal·leable pel que es pot laminar, polir i forjar fàcilment. Es troba en diversos minerals, en meteorits (aliat amb ferro), i se suposa que el centre de la Terra està format principalment per ferro i níquel. És un metall present en la majoria de les monedes, normalment formant un aliatge amb el coure.

Corten

L’acer corten és una classe d’acer realitzat amb una composició tal que la seva oxidació crea una capa de passivació que protegeix la peça realitzada davant la corrosió atmosfèrica sense perdre, pràctcament, les seves característiques mecàniques.

L’acer corten té un alt continut en crom (Cr), níquel (Ni) i coure (Cu) que fa que adquireixi el seu color vermellós característic. Aquest color varia de tonalitat en funció de l’oxidació, enfosquint-se fins a un color marronós en el cas de que la peça es trobi en un ambient agresiu com la intempèrie.

Alumini

El procés d’obtenció de l’alumini comença amb un rentat de la bauxita molta amb una solució de sosa càustica a altes pressions i temperatures. Els minerals d’alumini es dissolen en la solució de sosa en canvi els altres components de la bauxita, principalment sílice i òxids de ferro i titani, segueixen sòlids i es dipositen en el fons d’un decantador i són retirats.

A continuació es recristal·litza l’hidròxid d’alumini de la solució i es calcina a més de 900ºC per a produir una alúmina, Al2O3, d’alta qualitat.

L’alúmina es dissol en un bany fos de criolita (Na₃AlF₆) i s’electrolitza en una cel·la electrolítica utilitzant ànode i càtode de carboni. L’electròlisi és un procés electroquímic en el que es fa passar una corrent elèctrica a través d’una solució que conté ions per provocar una sèrie de transformacions químiques. La corrent elèctrica es proporciona a la solució submergint en ella dos elèctrodes, un càtode i un ànode, connectats respectivament al pol negatiu i al pol positiu d’una font de corrent contínua.

Tot i que al mesclar l’alúmina (amb punt de fusió d’uns 2000 ºC) amb la criolita (de punt de fusió d’uns 900 ºC) l’obtenció d’alumini requereix un consum elèctric molt gran convertint-lo en un dels metalls més cars d’obtenir . D’aquests banys s’obté metall alumini amb una puresa entre un 99.5 i un 99.9 %, quedant traces de ferro i silici com impureses principals.

Per obtenir una tona d’alumini es necessiten unes dues tones d’alúmina i una gran quantitat d’energia elèctrica. A la vegada, per a produir dues tones d’alúmina són necessàries unes quatre tones de bauxita, en un procés complex que requereix equips de gran tamany.