La película de óxido natural
Cuando el aluminio se expone al aire, su superficie reacciona con el oxígeno casi instantáneamente para formar una fina capa de óxido de aluminio, Al2O3, normalmente de 2 a 10 nanómetros de espesor. A diferencia del óxido escamoso que se forma en el hierro y el acero, esta película de óxido es densa, adherente y químicamente estable. Sella el metal que se encuentra debajo para evitar un mayor contacto con la humedad y el oxígeno, por lo que la reacción de corrosión se detiene efectivamente una vez que se ha formado la película. Si la superficie se raya, el aluminio expuesto reacciona nuevamente con el oxígeno y la película se repara sola, razón por la cual los componentes de aluminio pueden sobrevivir décadas de exposición al aire libre sin pintar.
Anodizado y Tratamientos Superficiales
Los productos industriales de aluminio suelen necesitar una capa protectora más gruesa que la película natural. La anodización hace crecer la capa de óxido electroquímicamente hasta un espesor controlado de aproximadamente 10 a 25 micrómetros, y una etapa de sellado mejora la hidrofobicidad y la estabilidad de la capa. El aluminio anodizado se utiliza para perfiles arquitectónicos, marcos de ventanas, electrónica y hardware marino, donde la superficie más dura también resiste la abrasión. En ambientes costeros o de alta-humedad, se pueden aplicar recubrimientos nano-hidrófobos sobre el óxido para reducir la adhesión de sales y contaminantes, extendiendo aún más la vida útil. Estos tratamientos no cambian la resistencia del metal pero mejoran enormemente su resistencia al ataque superficial.
Corrosión del aluminio versus corrosión del acero
La diferencia con el acero es dramática en la práctica. En una prueba de inmersión en agua salada al 3 por ciento, las estructuras de acero suelen mostrar manchas de óxido en aproximadamente una semana, mientras que las superficies de aluminio muestran sólo manchas de oxidación esporádicas después de un mes. La corrosión del acero también progresa continuamente una vez que comienza, mientras que la corrosión del aluminio tiende a detenerse cuando la capa de óxido bloquea el ataque. El mantenimiento sigue el mismo patrón: las estructuras de acero necesitan un tratamiento contra la oxidación periódico, como galvanizado o pintura con fluorocarbono, cada 5 a 10 años, mientras que las estructuras de aluminio pueden permanecer-libres de mantenimiento durante toda su vida útil en la mayoría de los entornos.
Rendimiento en aplicaciones reales
La resistencia a la corrosión del aluminio se pone a trabajar en algunos de los entornos más exigentes. En la energía fotovoltaica, los marcos de aleación de aluminio son estándar para los módulos solares porque su vida útil de 30 a 50 años excede la vida útil de las propias células, y los marcos son altamente reciclables al final de su vida útil. En arquitectura, los solarios y fachadas de aluminio en climas húmedos suelen durar más de 30 años sin corrosión estructural, mientras que los equivalentes de acero pueden sufrir corrosión interna oculta que crea problemas de seguridad. En ambientes marinos, las aleaciones de la serie 5xxx se seleccionan específicamente porque su comportamiento de óxido las mantiene intactas en niebla salina.
Cuando el aluminio todavía puede corroerse
Es importante señalar que el aluminio no es inmune a la corrosión en todas las condiciones. Los ácidos y álcalis fuertes pueden atacar la película de óxido y el metal debajo de ella, y el contacto con ciertos metales en presencia de un electrolito puede causar corrosión galvánica en la unión. Los diseñadores evitan estas situaciones eligiendo aleaciones adecuadas, aplicando revestimientos protectores y separando metales diferentes. Sin embargo, dentro del rango de servicio previsto, la capa de óxido autoprotectora del aluminio es la razón por la que no se oxida como el acero.
Preguntas frecuentes
P: ¿Por qué el aluminio forma una película de óxido pero el acero no?
El óxido de hierro es poroso, está débilmente adherido y se desprende, exponiendo el metal fresco para que siga corroyéndose. El óxido de aluminio es denso, está fuertemente unido y se adapta a la superficie, sellando el metal que se encuentra debajo para que la reacción no pueda continuar.
P: ¿Es el aluminio anodizado mejor que el aluminio desnudo para uso en exteriores?
Sí. El anodizado espesa la capa de óxido natural desde unos pocos nanómetros hasta 10 a 25 micrómetros, lo que brinda una protección mucho mejor contra la intemperie, la exposición a los rayos UV y la abrasión, razón por la cual el aluminio arquitectónico generalmente se anodiza o recubre.
P: ¿Puede el aluminio corroerse en el agua de mar?
El aluminio desnudo puede picarse en el agua de mar, pero las aleaciones marinas-de grado 5xxx, como 5052 y 5083, están formuladas específicamente para resistir el ataque del agua salada. Con la selección y el acabado adecuados de la aleación, los componentes de aluminio para embarcaciones y alta mar brindan un servicio prolongado.
P: ¿Cuánto dura el aluminio al aire libre sin pintar?
En condiciones atmosféricas normales, las estructuras de aluminio suelen durar 30 años o más sin pintar porque la película de óxido autorreparable proporciona una protección continua. Las atmósferas costeras o industriales hostiles pueden beneficiarse del anodizado o el recubrimiento.
P: ¿La película de óxido afecta la soldadura o el acabado?
La capa de óxido se funde a una temperatura mucho más alta que el propio aluminio, por lo que debe eliminarse antes de soldar, y se quita y reconstruye deliberadamente durante el anodizado o el recubrimiento de conversión. Las prácticas estándar de preparación de superficies resuelven esto fácilmente.