3 VERDADES SOBRE LA PREVENCIÓN DE LA CORROSIÓN DEL DIÓXIDO DE TITANIO

Escrito por: David Hdez
4 diciembre, 2018

El dióxido de titanio (TiO2) es uno de los óxidos metálicos más investigados y probados debido a sus numerosas propiedades deseables, su costo relativamente bajo y un rendimiento excepcional en una amplia gama de aplicaciones. Además, se han dedicado vastos recursos al estudio de diferentes procesos de recubrimiento que pueden producir superficies integradas con este compuesto químico.

También conocido como óxido de titanio (IV) o titania, el dióxido de titanio es un óxido de titanio natural que se presenta en varias composiciones químicas, dependiendo de la naturaleza de su exposición ambiental. (Obtenga más información sobre el titanio en Su guía de metales resistentes a la corrosión.) El dióxido de titanio, en particular, se crea cuando el titanio metálico se oxida en ambientes acuosos.

El dióxido de titanio se usa principalmente como ingrediente activo en pinturas y barnices, lo que representa más del 80% del consumo global total. Tintas de impresión, fibras, elastómeros, protectores solares, colorantes para alimentos y cosméticos representan el resto del uso.

¿Qué es el dióxido de titanio?

Entre los numerosos óxidos metálicos que se utilizan para aplicaciones de revestimiento, el dióxido de titanio ha recibido la mayor atención de la comunidad científica. Este compuesto tiene un aspecto blanco en polvo y, como se mencionó anteriormente, se usa típicamente como un aditivo para pinturas y recubrimientos debido a su excepcional resistencia a la corrosión y propiedades de pasivación de la superficie.

Aunque el dióxido de titanio se forma por la reacción entre el oxígeno y el titanio, también se puede obtener a través de la extracción de minerales naturales. El mineral de ilmenita (FeTiO3) es actualmente la fuente más importante de dióxido de titanio en el mundo. El rutilo es la siguiente fuente más abundante de dióxido de titanio, con más del 98% del compuesto en su mineral. Otras fuentes de dióxido de titanio incluyen anatasa, perovskita (CaTiO3) y titanita (CaTiSiO5).

 

Verdad # 1: La resistencia a la corrosión del dióxido de titanio supera a otros óxidos metálicos comparables

Además de su dureza y resistencia al desgaste, el dióxido de titanio es famoso por su superior resistencia a la corrosión. Las películas de dióxido de titanio son muy estables y son vulnerables al ataque por solo unas pocas sustancias (por ejemplo, ácido fluorhídrico). Esto le da a los componentes recubiertos con dióxido de titanio la capacidad de resistir la corrosión en solución salina y en algunos ambientes ácidos.

Esta resistencia a la corrosión se debe principalmente a la falta de poros interconectados que generalmente proporcionan medios corrosivos con un camino preferencial para alcanzar el sustrato metálico. Las pinturas y los recubrimientos pueden beneficiarse enormemente incluso de pequeñas cantidades de dióxido de titanio. Varios estudios han demostrado que la adición de tan poco como el 3% de titania a la alúmina puede aumentar significativamente la tenacidad y la resistencia a la corrosión del recubrimiento.

 

Cuando se forma naturalmente debido a la exposición del titanio metal al ambiente, el dióxido de titanio es altamente estable y se adhiere firmemente a la superficie del metal para crear una barrera protectora que evita la entrada de aire y humedad. A temperatura ambiente, la película de dióxido de titanio se forma inmediatamente después de que una superficie limpia de titanio se expone al aire. El espesor inicial de la película después de la exposición es de aproximadamente 12-16 Å de espesor (1 Å = 1 x 10-10 m). El grosor de la película continúa creciendo de manera constante hasta alcanzar un grosor de 50 Å en 70 días, alcanzando finalmente 250 Å después de cuatro años.

El crecimiento de la película de dióxido de titanio se puede acelerar en condiciones de oxidación extraordinarias como altas temperaturas, polarización anódica en un electrolito o cuando se expone a agentes oxidantes específicos (por ejemplo, HNO3, CrO3).

 

Verdad # 2: Las películas de dióxido de titanio no son invulnerables a la corrosión

Aunque el dióxido de titanio es una barrera contra la corrosión altamente efectiva, es vulnerable al ataque de compuestos químicos específicos. La degradación de la película de dióxido de titanio expone el sustrato al ambiente externo y da lugar a corrosión adicional; dando como resultado una pérdida significativa de material. (Puede encontrar más información en 5 cosas que debe saber y comprender acerca de la corrosión de titanio).

Se sabe que los fluoruros y el peróxido de hidrógeno, por ejemplo, deterioran lentamente las películas de dióxido de titanio. El ácido fluorhídrico, aunque se considera un ácido relativamente débil, consiste en moléculas altamente reactivas que son extremadamente agresivas hacia el titanio. Los estudios han demostrado que las concentraciones de ácido fluorhídrico por encima de 30 ppm pueden tener un efecto destructivo en estas películas protectoras de óxido.

La efectividad de la protección contra la corrosión con dióxido de titanio también puede verse severamente afectada por ambientes anhidros, es decir, ambientes con poca o ninguna humedad. Dado que el dióxido de titanio generalmente se forma en ambientes acuosos, la falta de agua impide la capacidad de la película para autocurarse u ofrecer protección galvánica.

 

Verdad # 3: el dióxido de titanio es altamente resistente a los fluidos corporales

La combinación del dióxido de titanio de propiedades mecánicas deseables, resistencia a la corrosión, resistencia química y biocompatibilidad en general la convierte en una opción popular para recubrir dispositivos médicos e implantes. Su biocompatibilidad se debe principalmente a su inercia y potentes propiedades de pasivación.

Aunque el dióxido de titanio es una capa protectora eficaz, hay algunos casos en los que puede ser insuficiente para mantener la estabilidad bajo la acción de los fluidos corporales para proporcionar una protección total contra la corrosión. La degradación de la capa de dióxido de titanio puede provocar la liberación de iones metálicos en el tejido cercano. Esto puede tener un efecto adverso sobre los mecanismos defensivos y la actividad celular del cuerpo, que en última instancia puede desencadenar respuestas inflamatorias e incluso provocar un rechazodel implante. Por ejemplo, se ha encontrado que algunos elementos de aleación de titanio son citotóxicos (tóxicos para las células), lo que produce efectos perjudiciales en los tejidos.

Afortunadamente, las superficies de óxido de titanio pueden modificarse mediante numerosos métodos para mejorar su resistencia a la corrosión en aplicaciones que requieren biocompatibilidad. Los tratamientos térmicos han surgido como una técnica simple pero efectiva para crear capas de anatasa delgadas y firmemente adheridas. Esta capa consiste en una morfología y cristalografía bien definidas, que mejoran la biocompatibilidad general de la película al impedir la liberación de iones potencialmente peligrosos.

Conclusión

Las películas y recubrimientos de dióxido de titanio ofrecen protección contra la corrosión superior a otros óxidos metálicos comparables. Esto se atribuye principalmente a su falta de poros interconectados, que tienen una tendencia a facilitar la formación de corrosión. Las propiedades biocompatibles de este óxido lo convierten en uno de los pocos óxidos que pueden usarse de manera segura en aplicaciones médicas donde se requiere el contacto con la piel y los tejidos humanos.

Aunque el dióxido de titanio tiene una multitud de características deseables, debe notarse que no es invulnerable a la corrosión. Los productos químicos específicos y los ambientes anhidros pueden descomponer la capa protectora de óxido, dejando el sustrato subyacente vulnerable al deterioro.

ESCRITO POR: Krystal Nanan

FUENTE: CORROSIONPEDIA


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