Evaluación de la corrosión de una aleación Pb-Ca-Sn por medio de técnicas electroquímicas

Abstract

Evaluation of corrosion of Pb-Ca-Sn alloy by electrochemical techniques

Avaliação da corrosão na liga Pb-Ca-Sn através de técnicas eletroquímicas

Resumen

En el presente trabajo, se evaluó la influencia del aumento de la temperatura en la velocidad de corrosión de la aleación Pb-Ca-Sn, componente primario de la rejilla negativa de una batería de arranque de automóvil, mediante técnicas electroquímicas: RPL, curvas potenciodinámicas, Tafel y EIS. Mediante microscopia óptica, SEM-EDS y DRX, se caracterizaron los compuestos formados sobre las rejillas durante los ensayos. La capa pasiva formada sobre las rejillas empleadas como cátodo y ánodo en baterías de plomo-ácido, permite el anclaje en la interfase rejilla-PAM (Material Activo Positivo) o NAM (Material Activo Negativo). Un mal proceso de formación de esta capa ocasiona el desprendimiento del PAM/NAM, conduciendo a fallas prematuras. La temperatura influye directamente sobre la cinética de degradación y la termodinámica de las reacciones redox que tienen lugar en el sistema rejilla-PAM/ NAM. Un incremento en la temperatura produce variaciones en la composición química, favoreciendo la formación de mezclas de óxidos y sulfatos en la interfase rejilla-PAM/NAM, cuyo volumen y estructura porosa la hace susceptible a fallas por esfuerzos triaxiales sobre la interfase, produciendo grietas y el desprendimiento del PAM o NAM y disminuyendo el tiempo de vida útil de la batería. Se encontró que las aleaciones Pb-Ca-Sn en solución 0,5M de H2SO4 forman un sistema multicapa comprobándose con base en los resultados obtenidos de EIS y SEM, con los cuales se detectó una capa compacta de PbO2 y una capa porosa de PbSO4. Al incrementar la temperatura se encontró una capa más porosa de PbSO4, lo cual implica una mayor cinética de corrosión de la aleación Pb-Ca-Sn.

Palabras clave: batería plomo-ácido, material activo negativo, corrosión, técnicas electroquímicas.

Abstract

In this paper, the influence of increasing temperature on the corrosion rate of Pb-Ca-Sn alloy, the primary component of the negative grid of a starter battery car, was evaluated by electrochemical techniques: RPL, potentiodynamic curves, Tafel and EIS. By optical microscopy, SEM -EDS and XRD, the compounds formed on the grids were characterized during testing. The passive layer formed on the grids used as cathode and anode in lead-acid batteries allows the anchor in grid-PAM interface (Positive Active Material) or NAM (Negative Active Material). A bad process of to form this layer produces the detachment of PAM/NAM, leading to premature failure. The temperature directly affects the kinetics and thermodynamics degradation of the redox reactions taking place in the system grid-PAM/NAM. An increase in temperature causes variations in the chemical composition, favoring the formation of oxides and sulphates mixtures in grid-PAM/NAM interface, its volume and porous structure make it susceptible to failure by tri-axial stress on the interface, producing cracks and detachment of PAM or NAM and reducing the lifetime of the battery. It was found that the Pb-Ca-Sn alloys in 0.5M H2SO4 solution form a multilayer system, verified by the results of EIS and SEM, in which a compact layer of PbO2 and porous layer by PbSO4 . Porous layer of PbSO4 was obtained, when the temperature was increased implying greater corrosion kinetics of

Pb-Ca-Sn alloy were detected.

Keywords:lead-acid battery, negative active material, corrosion, electrochemical techniques.

Resumo

Neste trabalho, a influência do aumento da temperatura sobre a taxa de corrosão da liga de Pb-Ca-Sn, o principal componente da grade negativa da bateria de arranque de um carro, foi avaliada por técnicas eletroquímicas: RPL, curvas potenciodinâmica, Tafel e EIS. Por microscopia óptica, SEM- EDS e XRD, os compostos formados nas grades foram caracterizados durante o teste. A camada passiva formada nas grades usadas como cátodo e o ânodo em baterias de chumbo-ácido, permite a âncora na interface de rede-PAM (Material Positivo Ativo) ou NAM (negativo material ativo). Um mau processo de formar esta camada leva ao desenvolvimento de PAM/NAM,conduzindo a falhas prematuras. A temperatura afeta diretamente a cinética de degradação e termodinâmica das reações redox que ocorrem no grade- PAM/NAM sistema. Um aumento da temperatura faz com que as variações na composição química, favorecendo a formação de misturas de óxidos e sulfatos na interface grade-PAM/NAM, o volume e estrutura porosa tornam susceptíveis de falha por stress triaxial na interface, produzindo fissuras e desprendimento do PAM ou NAM e reduzindo o tempo de vida da bateria. Verificou-se que as ligas de Pb-Ca-Sn em solução 0,5M de H2SO4 formar um sistema de múltiplas camadas , a verificação com base nos resultados da EIA e SEM , com as quais foi detectada uma camada compacta de PbO2 e camada porosa PbSO4 . Ao aumentar a temperatura de uma camada porosa de PbSO4 foi encontrado, o que implica maiores cinética de corrosão de liga de Pb-Ca-Sn .

Palavras-chave:bateria de chumbo-ácido, material ativo negativo, corrosão, técnicas eletroquímicas.

Estupiñán Duran HA, Peña Ballesteros DY, Quijano EA, Peñate RA. Evaluación de la corrosión de una aleación Pb-Ca-Sn por medio de técnicas electroquímicas. rev.ion. 2014;27(1):71-80.