Resumen de Crystallization pressure and volume variation during rust development in marine and urban-continental environments: Critical factors influencing exfoliation

David M. Bastidas, Jacob Ross, Ulises Martin, Juan Bosch, Ángel La Iglesia Fernández, José M. Bastidas

• español

  Este artículo estudia la capa de óxido formada en acero al carbono expuesto a ambientes marinos naturales y urbano-continentales durante 50 años. La composición de la fase mineralógica de la capa de óxido se evaluó mediante difracción de rayos-X (DRX), se identificaron las fases akaganeita, goetita, lepidocrocita, magnetita y amorfa. La caracterización morfológica de las muestras se realizó mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) y microanálisis por dispersión de energía de rayos-X (EDX). La tensión mecánica generada durante la formación del óxido provoca la ruptura mediante exfoliación de la capa de herrumbre. La variación de volumen causada por las transformaciones estructurales y la presión de cristalización (Δp) de las fases cristalinas se analizaron para evaluar la tensión mecánica sobre la herrumbre y se encontró una relación lineal entre el coeficiente de expansión de volumen molar (α) y el parámetro Δp. La Δp más elevada fue producida por la goethita (374.99 MPa), mientras que la akaganeita presentó el valor α más alto (3.29).

• English

  The rust layer formed on carbon steel exposed to natural marine and urban-continental environments for up to 50 years was studied. Mineralogical phase composition of the rust layer was evaluated by X-ray diffraction (XRD), akaganeite, goethite, lepidocrocite, magnetite, and amorphous phases were identified. Morphological characterization of the specimens was performed using scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive X-ray (EDX) microanalysis. Mechanical stress generated during the formation of the oxide causes exfoliation-induced breakout of the rust layer. Volume variation generated by structural transformations and crystallization pressure (Δp) of the crystalline phases were analyzed to assess the mechanical stress on the rust and a linear relationship was found between the molar volume expansion ratio coefficient (α) and the Δp parameter. The highest Δp was yielded by goethite (374.99 MPa), while akaganeite presented the highest α value (3.29).