Ensayos de niebla salina y corrosión para componentes laminados: cuándo son obligatorios

A pila de laminación Parece engañosamente sencillo. Finas láminas de acero eléctrico, cada una recubierta de una capa de un par de micras de grosor, prensadas o unidas para formar un núcleo. Ese recubrimiento realiza una labor muy importante, aunque discreta. El aislamiento interlaminar de cada lámina las mantiene separadas eléctricamente y cumple varias funciones a la vez: limita las corrientes interlaminares, resiste el punzonado, resiste el recocido (si lo hay), resiste la humedad y la corrosión, y no reduce demasiado el factor de apilamiento.

Así pues, la cuestión de los ensayos de corrosión no tiene que ver realmente con que el acero se oxide en un almacén. Se trata de saber si el elemento que mantiene tu chimenea silenciosa y eficiente seguirá cumpliendo su función al cabo de ocho años. Y ahí es donde entra en juego el ensayo de niebla salina —normalmente a petición de una especificación del cliente, a veces incluido sin pensar mucho en si es adecuado o no—.

Esta entrada trata sobre el cuando. Cuándo es necesario realizar ensayos de niebla salina y corrosión en componentes laminados, cuándo basta con un ensayo menos riguroso y cuándo todo el proceso no es más que una farsa.

Lo que realmente te revela la prueba de niebla salina (y lo que no)

Seamos sinceros sobre esta herramienta antes de distribuirla.

El ensayo de niebla salina, también denominado ensayo de rocío salino, es un método normalizado de corrosión que se utiliza para comprobar la resistencia a la corrosión de materiales y recubrimientos superficiales. La norma más utilizada en Norteamérica es la ASTM B117, cuya equivalente internacional es la ISO 9227 (la variante neutra, abreviada como NSS). Las condiciones son sencillas: niebla salina atomizada continua, una temperatura de la cámara en torno a los 35 °C, una solución de cloruro de sodio 5% con un pH de entre 6,5 y 7,2, y una tasa de recogida de niebla de aproximadamente 1-2 ml/h.

Su atractivo radica en la rapidez y la repetibilidad. Aunque no se correlaciona claramente con la corrosión en exteriores, ofrece resultados rápidamente y presenta una mayor repetibilidad que casi cualquier otro método, lo que lo hace útil para el control de calidad.

Esta es la parte que la gente suele pasar por alto. La propia norma ASTM B117 advierte de que no hay que dar demasiada importancia a los resultados. Rara vez se ha podido predecir el comportamiento en entornos naturales a partir únicamente de los datos de la prueba de niebla salina, y solo se debe confiar en la correlación cuando esté respaldada por una exposición atmosférica a largo plazo. Léelo dos veces. El documento que todo el mundo cita como prueba de la resistencia a la corrosión dice, en su propio texto, que lo que ofrece principalmente es relativa respuestas. La intención es comparar, conjuntamente, muestras preparadas de la misma manera y analizadas en la misma cámara. En ningún momento se pretendió comparar diferentes recubrimientos analizados en cámaras distintas y en condiciones diferentes.

Ese simple hecho cambia por completo la forma de redactar unas especificaciones. La niebla salina es una herramienta comparativa. Responde a la pregunta: “¿Es el recubrimiento A más resistente que el recubrimiento B en condiciones idénticas y extremas?”. No responde a la pregunta: “¿Aguantará este motor quince inviernos en Minnesota?”. Considera la cifra como una clasificación, no como una profecía.

La corrosión a la que se ve realmente sometida tu pila de laminación

Antes de solicitar una prueba, imagina el fallo. Una pila rara vez se estropea por una placa de óxido muy evidente. Se va deteriorando de formas más molestas y más costosas.

La humedad se filtra por los bordes del paquete, especialmente en los puntos donde las rebabas del punzonado han dañado el recubrimiento. Se forma óxido en los bordes cortados y, lo que es peor, se extiende a las laminaciones adyacentes. El deterioro del aislamiento interlaminar provoca cortocircuitos locales en las espiras del paquete, mayores pérdidas locales y puntos calientes. Ese es el verdadero problema: las pérdidas por corrientes parásitas aumentan, las temperaturas suben y la eficiencia disminuye.

En este caso, la composición química del recubrimiento es importante. Los aislantes interlaminares se clasifican según la norma ASTM A976 en distintas clases: a grandes rasgos, C-0 para óxido desnudo o natural, C-3 para esmaltes o barnices orgánicos, C-4 para una fina capa inorgánica (a menudo de fosfato), C-5 para inorgánicos con relleno orgánico y C-6 para orgánicos con relleno inorgánico. Las designaciones “EC” de las normas IEC 60404-1-1 / EN 10342 se corresponden con un ámbito similar. Estas responden de forma muy diferente al cloruro y a la humedad. Una capa inorgánica de fosfato C-4 y una capa orgánica autosoldante no son intercambiables en condiciones de niebla salina, por lo que un ensayo basado en una de ellas aporta poca información sobre la otra.

Y el recubrimiento es fino. Las capas de aislamiento suelen tener un grosor que oscila entre unas 0,1 μm y unas pocas micras por cada cara. Dos micras no dejan mucho margen. Un arañazo provocado por una matriz de estampado, una mella durante el apilado, una rebaba que nunca se ha eliminado… Cualquiera de estos defectos se convierte en el punto exacto donde la niebla salina empieza a corroer el material.

Hay un segundo modo de fallo que merece la pena mencionar: la propia unión. Las pilas con puntos de pegamento y las autoadhesivas (barniz adhesivo) dependen de una capa adhesiva cuya adherencia puede debilitarse con la entrada de humedad. Si la humedad ataca la línea de unión, se pierde la integridad mecánica, no solo la resistencia de aislamiento. Esa es otra cuestión, y a veces la penetración de humedad es más importante que la sal.

Un marco de toma de decisiones: cuándo es necesario recurrir a él

No caigas en el error de copiar las especificaciones de la competencia. En su lugar, hazte estas tres preguntas.

En primer lugar, ¿dónde se encuentra la pieza? Una pila sellada dentro de una carcasa sobremoldeada con resina, situada en un armario con control climático, presenta un perfil de riesgo diferente al de una pila sin carcasa núcleo del estator en una bomba costera o en un motor de tracción de un vehículo que se ve afectado por la sal de la carretera.

En segundo lugar, ¿qué es lo que estás protegiendo realmente: el acero, el recubrimiento o la unión? La respuesta depende de qué prueba y qué criterio de aceptación tengan sentido.

En tercer lugar, ¿necesitas una evaluación de «aprobado/suspenso», una comparación de proveedores o una predicción de vida útil? Si se trata de este último caso, la niebla salina por sí sola no es la solución adecuada, y por muchas horas de ensayo en cámara que se realicen, eso no se solucionará.

Aquí tienes un mapa funcional.

Unas cuantas notas para acompañar esa tabla.

La prueba de niebla salina neutra (ASTM B117 / ISO 9227 NSS) es el estándar de referencia que todo el mundo conoce. Pero no es la única opción y, para muchas piezas laminadas, tampoco es la más representativa. Un ensayo de corrosión cíclica alterna la exposición a la sal con la humedad y el secado, de modo que simula el ciclo húmedo-seco al que se ve sometido realmente un motor. Los programas del sector de la automoción suelen ser conscientes de ello; de ahí que tantas especificaciones de los fabricantes de equipo original (OEM) hagan referencia a la norma SAE J2334 o a la ISO 11997 en lugar de a una niebla continua. Cuando un cliente te proporciona un límite propio del sector de la automoción, suele tratarse más bien de una cifra de “deslizamiento de la marca” que de un deseo de «ausencia de óxido»: algo así como un máximo de un milímetro de corrosión bajo la película a partir de una marca tras un número definido de ciclos. Ese es el tipo de criterio que merece la pena negociar para incluirlo en tus especificaciones: medible, comparativo y vinculado a un número de ciclos determinado.

Elección de la norma (ASTM B117 frente a ISO 9227) y duración del ensayo

No existe una única prueba que sea la correcta. Lo que hay es una prueba adecuada para cada objetivo concreto.

Las normas ASTM B117 e ISO 9227 NSS son prácticamente idénticas: misma concentración de sal, misma temperatura y misma niebla. Las diferencias residen en los detalles que un auditor señalará: los ángulos de orientación de las muestras oscilan entre 15° y 30° en una norma y entre 15° y 25° en la otra, y los requisitos de presentación de informes difieren ligeramente. En Europa y en los sectores de la automoción y la aeronáutica, suele predominar la norma ISO 9227; en Norteamérica, la norma ASTM B117 sigue prevaleciendo y se menciona en las especificaciones de los fabricantes de equipos originales (OEM). Elige una y cítala con precisión, indicando también la variante concreta.

Si necesitas algo más agresivo para conseguir un recubrimiento duradero, la norma ISO 9227 también define las variantes con ácido acético acidificado (AASS) y aceleradas con cobre (CASS), y la norma ASTM G85 abarca una familia de pruebas de niebla salina modificadas a través de sus anexos (acidificada, acidificada cíclica, electrolito diluido). Estas son más agresivas y actúan más rápido, pero una mayor agresividad no siempre es lo más adecuado. Una niebla acidificada muy agresiva puede hacer fallar un recubrimiento de fosfato que, de otro modo, habría aguantado sin problemas durante dos décadas. Adapta la agresividad al entorno real, no a la voluntad de obtener una cifra alarmante.

La duración es el aspecto en el que las especificaciones suelen ser imprecisas. No lo hagas. Vincula las horas al nivel de riesgo anterior y a la referencia comparativa que estés utilizando. Una prueba de 24 a 96 horas detecta defectos graves en el recubrimiento y desviaciones en el proceso. Cientos de horas empiezan a diferenciar los sistemas verdaderamente duraderos, pero solo en relación entre sí, en la misma cámara y en la misma serie de pruebas.

Toma prestada una técnica del mundo de los recubrimientos: marca e inspecciona, no te limites a mirar. La práctica habitual consiste en cortar el recubrimiento hasta dejar al descubierto el metal a lo largo de una línea de marcado y, tras la exposición, medir en milímetros hasta dónde se ha extendido la corrosión desde esa línea. En el caso de una pila de laminados, el “marcado” natural es el borde cortado y cualquier daño causado por la manipulación. Ahí es donde hay que mirar primero.

En qué se equivocan los equipos

Una breve lista de los errores más habituales.

Se exige la prueba de niebla salina porque así lo establecía la última especificación. Si nadie puede identificar el modo de fallo que se está evaluando, la prueba no sirve para nada.

Considerar un ciclo de ensayo como la vida útil. No lo es. Las tensiones en condiciones de uso final difieren de las tensiones en cámara, por lo que un ciclo de ensayo B117 no constituye una predicción de la vida útil ni una clasificación válida por sí sola de los sistemas de recubrimiento.

Comparar el informe de tu proveedor con el de otro laboratorio. Cámara diferente, ensayo diferente: una comparación sin sentido. Si quieres una clasificación real, las muestras deben analizarse juntas.

Ignorar la realidad de lo húmedo y lo seco. En cualquier caso en el que se produzcan ciclos de condensación, la niebla continua no refleja adecuadamente el ataque real. Para eso existen las normas SAE J2334 e ISO 11997.

Probar la muestra y olvidarse del montaje. Una muestra con superficie plana y una pila montada con rebabas, líneas de unión y bordes expuestos se comportan de forma diferente. Cuando el riesgo es real, hay que probar la pila, no un panel de referencia.

Una especificación práctica que realmente se puede defender

Un buen requisito debe indicar la norma y la variante, especificar la orientación de la muestra, relacionar las horas de exposición con un nivel de riesgo y establecer un cuantificable criterio de aceptación: extensión de la corrosión en los bordes, retención de la resistencia de aislamiento o fluencia de la raya de rayado, en lugar de una afirmación subjetiva como “sin óxido”. Especifica que las comparaciones se basan en una única serie de ensayos simultáneos, añade un requisito de humedad o cíclico cuando la pieza está expuesta a la condensación y describe en qué consiste el ensayo. para.

Aquí tienes una cláusula que puedes adaptar directamente a una nota del plano o a una solicitud de presupuesto (RFQ) o a un pliego de condiciones (SOW). Rellena los corchetes según las características de tu pieza.

CALIFICACIÓN DE CORROSIÓN — NÚCLEO LAMINADO

1. Clase de recubrimiento según la norma ASTM A976 [C-4 / C-5]; informe EN 10342 (IEC 60404-1-1) 
   Designación CE.
2. Método de ensayo: [ASTM B117 / ISO 9227 NSS]. Orientación de la probeta y 
   condiciones de la cámara según la norma de referencia.
   - Para piezas expuestas a ciclos húmedo/seco o a sal de carretera, sustituir 
 por ensayo cíclico según [SAE J2334 / ISO 11997], [N] ciclos.
3. Artículo de ensayo: conjunto montado que incluya bordes cortados y líneas de unión 
   (no una probeta plana), salvo que se acuerde lo contrario.
4. Duración: [__] horas, en función del nivel de riesgo; especificar si se trata de un control de calidad (QC) o de 
   una prueba de cualificación.
5. Criterios de aceptación (medibles):
   a. Fluencia bajo la película o en la incisión ≤ [1] mm desde cualquier borde cortado o incisión.
   b. Ausencia de corrosión por puente interlaminar entre laminaciones adyacentes.
   c. Resistencia interlaminar conservada ≥ [__]% del valor previo al ensayo 
 (método según ASTM A717 / A937, según corresponda).
   d. Integridad de la línea de unión: ausencia de delaminación en la comprobación visual y de desprendimiento 
      (solo en pilas adheridas).
6. La clasificación comparativa solo es válida para probetas sometidas conjuntamente a un 
   ciclo en una única cámara.
7. Finalidad del ensayo (marcar con un círculo): control de calidad por lotes / clasificación de proveedores / 
   fase de cualificación del diseño.

La prueba de niebla salina tiene su lugar en esa especificación cuando existe una amenaza real de cloruro o humedad y se busca un umbral o una clasificación repetible. No tiene cabida como sustituto de los datos de campo. Si se limita a ese ámbito, resulta realmente útil.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Es necesario someter a todas las pilas de laminación a ensayos de niebla salina? No. Una pila que permanece sellada y seca en un entorno interior apenas se beneficia de ello. La prueba demuestra su utilidad cuando la pieza está expuesta a cloruros o a humedad repetida —en aplicaciones de automoción, náuticas, al aire libre o en zonas costeras— o cuando las especificaciones del cliente la exigen como criterio de aceptación.

¿El hecho de superar el ensayo de niebla salina según la norma ASTM B117 garantiza que la pieza no se corroa durante su uso? No, y así lo indica la propia norma. El rendimiento según la norma B117 rara vez permite predecir por sí solo el comportamiento en un entorno natural. Considera que superar la prueba es un resultado comparativo, no una garantía de vida útil.

¿ASTM B117 o ISO 9227? ¿Importa cuál cite? Los ensayos neutros son prácticamente idénticos, por lo que la clasificación que se obtiene es similar. Lo importante es citar uno de ellos con precisión, incluyendo la variante (NSS, AASS o CASS para la norma ISO 9227), además de la orientación de la probeta, ya que esos detalles son los que suscitan discusiones entre auditores y proveedores.

¿Prueba de niebla salina neutra o prueba cíclica para el núcleo de un motor? Depende del entorno. La norma Neutral B117/ISO 9227 NSS es adecuada como comparación para el control de calidad por lotes. Para las piezas sometidas a ciclos de humedad y sequedad y a la sal de carretera, un ensayo cíclico como el SAE J2334 o el ISO 11997 refleja mejor las condiciones reales.

¿Cuánto tiempo debe durar la exposición? Relaciona la duración con el riesgo, no con la costumbre. Los periodos cortos, de entre 24 y 96 horas, son adecuados para una evaluación rápida; varios cientos de horas permiten diferenciar entre sí los recubrimientos duraderos. Una mayor duración no es automáticamente más significativa.

¿Debería realizar la prueba en una muestra recubierta o en la pila montada? Cuando el riesgo sea real, comprueba el conjunto. Los bordes cortados, las rebabas y las líneas de unión son los puntos donde comienza la corrosión, y una probeta plana oculta los tres.

¿Puedo comparar el informe de prueba de niebla salina de mi proveedor con el de otro proveedor? No de forma significativa. El método está diseñado para muestras analizadas conjuntamente en una misma cámara. Los informes de distintos laboratorios y series de análisis no constituyen una comparación directa válida. Si necesitas una clasificación real, solicita que se realice un único análisis conjunto.

¿Qué criterio de aceptación debería redactar? Un parámetro medible —el desplazamiento de la capa protectora en milímetros, la ausencia de puentes interlaminares o la resistencia interlaminar residual— es más fiable que una afirmación subjetiva como “sin óxido visible”. Una distancia máxima de la capa subyacente, al estilo de la industria automovilística, tras un número determinado de ciclos, ofrece a todos el mismo criterio de evaluación.