P8: Plaza de J. Vicenç Vives
Octava parada
Plaza de J. Vicenç Vives
El acero galvanizado de las farolas o las señales, por ejemplo, también tiene una capa a su alrededor que lo protege. En este caso se trata de hierro galvanizado, y es una aleación con zinc. Su aspecto no es tan brillante como el del acero inoxidable.
Ya de camino hacia la próxima parada, atravesaremos el rio Onyar por el puente de Sant Feliu. Aquí veremos un ejemplo de cómo se ha inventado un material que se oxida de forma voluntaria. Se denomina acero de tipo corten, y su aspecto es el del hierro oxidado. Su composición es variable, pero suele contener níquel, cromo y cobre. La presencia de este último le da el color rojo. Como en los casos anteriores, se forma una película de óxido -en este caso muy evidente- que evita el deterioro profundo del material.
¿Lo sabías?
El aluminio es el metal más abundante de la tierra, principalmente en forma de arcillas. Como todavía no hay un sistema económico para extraerlo de las arcillas, se obtiene de un mineral llamado bauxita que es óxido de aluminio. Funde a una temperatura muy elevada, superior a 2.000 grados, aunque si en el proceso de fusión se añade otro material llamado criolita, la temperatura de trabajo puede bajar hasta los 950 grados. Entonces con un proceso electrolítico se separan el oxígeno del aluminio. Hay, por tanto, bastante energía para conseguir aluminio.
A pesar de ello, el emperador Napoleón III tenía una cubertería de aluminio. Sólo la lucía en ocasiones especiales y la destinaba sólo a los invitados más ilustres. El resto tenían que «conformarse» con comida con cubiertos de oro. No es extraño que le tuviera tan aprecio. En la época, el aluminio era un metal raro y difícil de trabajar por la gran cantidad de energía que ahora sabemos que hay para obtenerlo. De hecho, aún no se sabe cómo lo hicieron para poder fabricar una cubertería de aluminio con la tecnología del momento.
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.
