¿Por qué las bombas de cerámica de circonio pueden resistir eficazmente la corrosión de lodos de ácido-fuerte?
La razón por la que una bomba de cerámica de circonio puede resistir eficazmente la corrosión de lodos ácidos fuertes radica en la estructura intrínseca del material y su inercia química. No se trata de un revestimiento ni de un tratamiento superficial.-Es un bloqueo fundamental de los mecanismos de corrosión desde el interior hacia el exterior.
Primero, los enlaces químicos detuvieron la reacción en su origen.
La corrosión en las bombas metálicas ordinarias se produce porque los átomos metálicos pierden electrones fácilmente y sufren reacciones de desplazamiento con los iones de hidrógeno en el ácido. Por el contrario, el circonio es una fase cristalina del dióxido de circonio en la que los átomos de circonio y oxígeno se mantienen unidos mediante enlaces iónicos extremadamente estables con una energía de enlace muy alta. Sacar un ion de oxígeno de un átomo de circonio requiere un gran aporte de energía, mucho más allá de lo que un ácido fuerte puede suministrar químicamente. Como resultado, incluso en una suspensión altamente ácida, la cerámica de circonio permanece termodinámicamente estable y simplemente no reacciona con el ácido.
En segundo lugar, una estructura cristalina única proporciona un-mecanismo autolimitador contra daños.
En el caso de que se produzcan microfracturas en la superficie en condiciones de alta-tensión, el dióxido de circonio sufrirá un cambio conocido como endurecimiento por transformación, en el que su estructura cristalina cambia de tetragonal a monoclínica, y esta transición dará como resultado un aumento de volumen que conducirá a la compresión de la punta de la grieta y al cese del proceso de crecimiento de la grieta. Así, este material tiene un mecanismo de autorreparación a nivel micro, lo que le permite evitar desconchados y desconchones de los bordes. Por ejemplo, durante el funcionamiento de una bomba que transporta una mezcla ácida con partículas sólidas, la bomba experimenta corrosión y degradación mecánica. Este comportamiento de endurecimiento es fundamental. Las cerámicas convencionales quebradizas generalmente comienzan a desprenderse después de que las partículas golpean, exponiendo una nueva superficie todo el tiempo, lo que hace que se corroan mucho más rápido. La circonita, por otro lado, retiene la superficie y sigue siendo una barrera empaquetada y no-reactiva.
En tercer lugar, la superficie es altamente hidrofóbica, lo que acorta el tiempo de contacto.
La cerámica de circonio totalmente densificada se sinteriza prácticamente sin porosidad y tiene baja energía superficial. Una suspensión ácida fuerte tiende a formar gotas y salir despedida de la superficie rápidamente, en lugar de extenderse y mojarla persistentemente. Esto reduce aún más tanto el tiempo de permanencia como el área de contacto dentro de la bomba.
El resultado neto es una combinación de resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y alta resistencia. Las bombas de plástico pueden soportar ácidos fuertes pero no pueden soportar el desgaste abrasivo de partículas duras. Las bombas de aleación metálica pueden ofrecer una alta dureza, pero bajo ácidos fuertes y temperaturas elevadas siguen siendo vulnerables a la corrosión intergranular. Las bombas de aleación de metal tienen la ventaja de la dureza; sin embargo, es probable que la corrosión intergranular los ataque en un ambiente fuertemente ácido a altas temperaturas. Las bombas de cerámica de circonio ofrecen una solución a este problema de aislamiento, ya que son resistentes a los ácidos y no se ven afectadas por los sólidos abrasivos, lo que las convierte en una buena opción para los fluidos complejos altamente corrosivos y abrasivos que normalmente se encuentran en minas y reactores químicos.
Una advertencia importante: el circonio puro no resiste el ácido fluorhídrico porque los iones de fluoruro capturan directamente los átomos de circonio para formar complejos solubles. Esa es una clara debilidad. Si la corriente del proceso contiene ácido fluorhídrico, se debe verificar la composición y considerar un material alternativo.
