Mecanismos de acción de los convertidores de herrumbre en los óxidos y oxihidróxidos de hierro. (2005)
Desde hace varias décadas el pintado de estructuras de acero herrumbradas ó corroídas por la atmósfera ha sido motivo de preocupación por parte de técnicos e investigadores de la corrosión, lo que ha motivado el desarrollo de algunas tecnologías encaminadas a permitir la aplicación de esquemas de pinturas sobre estas superficies. Una de las alternativas de preparación superficial que se ha venido utilizando es la de los convertidores de herrumbre. Los convertidores son sustancias químicas formuladas comúnmente a base de ácidos tánico, fosfórico ó por una mezcla de ambos. Dichos ácidos reaccionan con los constituyentes de la herrumbre, principalmente con los óxidos y oxihidróxidos de hierro, formando fosfatos y tanatos de hierro. Los convertidores generan una capa superficial con cierto valor protector ""pasivante"" e ""insoluble"" que evitan que los procesos de corrosión posteriores continúen y permiten la aplicación de un nuevo sistema de pinturas. El mecanismo de actuación de los taninos en la capa de herrumbre todavía no está bien definido; sin embargo, algunos autores han sugerido que la estabilizan favoreciendo la formación de magnetita y de tanatos férricos insolubles. Actualmente se considera que pueden ocurrir dos tipos de reacciones. Una entre los taninos y los iones Fe2+, que son los primeros productos de la corrosión del acero, formando tanatos ferrosos. Estos tanatos ferrosos son solubles, y pueden ser oxidados a tanatos férricos dependiendo de la concentración de oxígeno. Otros autores sugieren que el mecanismo de reacción de los taninos con la herrumbre se da en tres pasos: a) adsorción de tanino por la superficie herrumbrada, b) complejación de los iones férricos o complejación en la superficie de los óxidos u oxihidróxidos seguidos por una disolución y c) reabsorción parcial o completa de los complejos de tanato al sustrato. Ahora, en relación con el ácido fosfórico, éste tiene la propiedad de formar películas protectoras por la reacción con la herrumbre originando una capa primaria, sobre la cual pueden ser aplicadas nuevas pinturas. Se ha reportado que la acción del ácido fosfórico concentrado sobre el hierro metálico, Fe3O4, y FeO es la producción de una mezcla de FePO4.4H2O y Fe3(PO4)8H2O y el efecto sobre alpha- Fe2O3, gamma-Fe2O3, alpha- FeOOH, beta- FeOOH, o gamma-FeOOH, es la transformación de estos compuestos a un fosfato férrico FeH3(PO4)22.5H2O. Otros autores sugieren que el proceso básico para la formación de una capa de fosfato es la precipitación de un metal divalente y iones fosfato(PO43-) en la superficie metálica. Las sales de fosfato, particularmente sales de metales divalentes, son solubles en soluciones ácidas e insolubles en soluciones neutras o básicas. Los baños de fosfato son suficientemente acidificados para mantener los iones en solución. Cuando un metal es expuesto a la solución, el ácido ataca la superficie metálica. En el caso de los metales típicos fosfatados tales como acero o acero galvanizado, el ácido incrementa la concentración de iones hierro o zinc respectivamente, en la capa límite entre la superficie metálica y el seno de la solución. A pesar de todas estas investigaciones, no ha sido posible encontrar en el mercado un convertidor de herrumbre altamente satisfactorio, debido a que han sido controversiales los resultados que se han reportado sobre la eficiencia protectora contra la corrosión del acero y los mecanismos de acción. Una de los principales inconvenientes para esta controversia es que la mayoría de los trabajos se han realizado directamente sobre la herrumbre, la cual consiste de una mezcla compleja de varios óxidos y oxihidróxidos de hierro, entre otros compuestos. Adicionalmente los convertidores de herrumbre son mezclas varios compuestos de los cuales los más importantes son los ácidos orgánicos e inorgánicos y los alcoholes. Por tal razón, es importante entender el efecto de cada ácido aparte en cada uno de los óxidos de hierro por separado.