Pinturas anticorrosivas inteligentes: una alternativa eco-amigable para la protección del acero

Abstract

Organic coatings are the most common option to protect metal structures from corrosion. Phosphates have been, for long, the principal substitutes of traditional inhibitors in anticorrosive paints, however, they also cause a negative impact on the environment. Currently, rare earth ions (cerium, lanthanum, etc.) are a considered alternative due to their use as cathodic inhibitors forming insoluble hydroxides. Their low toxicity and relative abundance in nature, make them economically competitive. Zeolites are natural alumino-silicates with the ability of exchanging cations reversibly without important changes in their structure. The aim of this work was to formulate, elaborate and evaluate anticorrosive paints employing modified zeolites with lanthanum ions in order to replace, partially or totally, zinc phosphate. In a first step, the corrosion inhibitory capacity of lanthanum ions was studied by corrosion potential measurements, employing a steel electrode immersed in suspensions containing different concentrations of the inhibitive ion. After 24 h of immersion, the formed film was observed by SEM and the composition determined by EDXs. The corrosion rate (Ic) of steel immersed in the solution, was also obtained from polarization curves. Finally, zeolites were modified with lanthanum ions by cationic exchange. The protective capacity of paints was evaluated applying different electrochemical techniques: corrosion potential (Ec), ionic resistance (Ri) and electrochemical noise (ENM). In every case, a 0.5 M NaCl solution was used as the electrolyte. Likewise, accelerated aging tests in salt spray and humidity chambers were performed. Results show that zinc phosphate could be replaced by lanthanum-exchanged zeolites, observing a good correlation between results obtained by electrochemical techniques and accelerated tests.

Las cubiertas orgánicas, son la opción más empleada para la protección de estructuras metálicas. Los fosfatos han sido los principales sustituyentes de los inhibidores tradicionales empleados en la elaboración de pinturas anticorrosivas, aunque también causan un negativo impacto al medio ambiente. Actualmente, los iones de tierras raras (cerio, lantano, etc.) son una alternativa que está siendo considerada debido a que estos compuestos forman hidróxidos insolubles, lo que les permitiría actuar como inhibidores catódicos. Además, poseen baja toxicidad y son económicamente competitivos debido a su abundancia relativa en la naturaleza. Las zeolitas, aluminosilicatos naturales, poseen la capacidad de intercambiar cationes reversiblemente sin importantes cambios en su estructura. El objetivo de este trabajo fue formular, preparar y evaluar pinturas anticorrosivas empleando zeolitas modificadas con iones lantano; las que reemplazarían total o parcialmente el contenido de fosfato de cinc. Inicialmente se evaluó la capacidad inhibidora del ion lantano mediante medidas de potencial de corrosión, empleando un electrodo de acero sumergido en suspensiones con distintas concentraciones del ion inhibidor. Luego, la película formada fue observada tras 24 horas de inmersión mediante SEM y su composición determinada por EDXs. La velocidad de corrosión (Ic) del acero inmerso en las soluciones fue obtenida de las curvas de polarización. Por último, se modificaron zeolitas con iones lantano mediante intercambio iónico. La capacidad protectora de las pinturas fue evaluada aplicando diferentes técnicas electroquímicas: potencial de corrosión (Ec), resistencia al flujo de iones (Ri), y ruido electroquímico (ENM). En todos los casos el electrolito empleado fue una solución 0,5M de NaCl. Asimismo, se efectuaron ensayos de envejecimiento acelerado en cámaras de niebla salina y humedad. Los resultados muestran que el contenido de fosfato de zinc podría ser reemplazado por zeolitas intercambiadas con lantano, observando una buena correlación entre los resultados obtenidos mediante ensayos electroquímicos y por envejecimiento acelerado.