PROTECCORROSION
Páginas: 153 (38071 palabras)
Publicado: 14 de abril de 2015
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA
E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA
“PROTECCIÓN a la CORROSIÓN
de MATERIALES COMPUESTOS de
ALUMINIO (Al/SiC-MMCs)”
T
E
S
I
S
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:
DOCTOR EN CIENCIAS CON ESPECIALIDAD
EN METALÚRGIA Y MATERIALES
P
R
E
S
E
N
T
A
:
HECTOR HERRERA HERNANDEZ
Director IPN: Dr. J.Roberto Vargas García.
Co-director USC: Dr. Florian B. Mansfeld.
MÉXICO, D. F.
Diciembre 2007.
Contenido
RESUMEN
i
ABSTRACT
iii
LISTA DE FIGURAS
v
LISTA DE TABLAS
x
SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
xi
I. INTRODUCCIÓN
1
II. ANTECEDENTES TEÓRICOS
5
2.1. Materiales compuestos de matrix metálica (MMCs).
6
2.2. Corrosión en las aleaciones de aluminio.
13
2.3. Métodos de protección enaleaciones de aluminio.
15
2.3.1. Protección por conversión electroquímica (ANODIZADO).
15
2.3.2. Protección por conversión química superficial.
19
2.3.3. Protección con recubrimientos orgánicos y/o pinturas anticorrosivas.
23
2.4. Técnicas electroquímicas para el estudio de los procesos de corrosión.
27
III. DESARROLLO EXPERIMENTAL
36
3.1. Materiales.
36
3.2. Fabricación del materialcompuesto de aluminio (Al/SiC-MMC).
37
3.3. Análisis estructural y resistencia a la tensión del material Al/SiC-MMC.
39
3.4. Tratamientos de modificación superficial aplicados al material compuesto de
41
aluminio (Al/SiC-MMC).
3.5. Evaluación de la resistencia a la corrosión.
44
IV. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
47
4.1. Análisis microestructural del material compuesto de aluminio(Al/SiC-MMC).
47
4.1.1. Observaciones por Microscopía Óptica.
47
4.1.2. Difracción de Rayos-X.
54
4.2. Evaluación de la resistencia a la tensión del material Al/SiC-MMC.
55
4.3 Evaluación de la resistencia a la corrosión de los materiales de aluminio sin
56
protección.
4.3.1. Pruebas de polarización potenciodinámica (PTT).
56
4.3.2. Pruebas de espectroscopía electroquímica de impedancia(EIS).
63
4.4 Tratamientos de modificación superficial.
85
4.4.1. Pre-oxidación.
85
4.4.2. Anodizado en ácido sulfúrico.
92
4.4.3. Pinturas anticorrosivas.
104
4.4.4. Conversión química superficial.
121
V. RESUMEN DE LOS RESULTADOS
135
5.1. Al/SiC-MMC sin protección
135
5.2. Pre-oxidación
136
5.3. Anodizado en ácido sulfúrico
136
5.4. Pinturas anticorrosivas
137
5.5.Conversión química superficial con Ce, Mo o Ce-Mo
137
VI. CONCLUSIONES
139
VII. RECOMENDACIONES
141
REFERENCIAS
144
PUBLICACIONES
Resumen
Resumen
El estudio de la resistencia a la corrosión de un material compuesto de aluminio
(Al/SiC-MMCs) producido por la tecnología OSPREY (atomización y depositación por rocío)
fue caracterizado mediante dos técnicas electroquímicas fundamentales como lapolarización
anódica potenciodinámica y la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en
soluciones que contienen cloruros. Las curvas anódicas mostraron que el potencial de
corrosión (Ecorr) y el de picadura (Epit) para el compósito Al/SiC-MMC coinciden, mientras
que los diagramas de impedancia presentaron un segundo arco capacitivo a bajas frecuencias
con un aumento de la magnitud de laimpedancia |Z| sin llegar a su límite de la corriente. Estas
características se atribuyen al proceso de corrosión por picaduras, el cual es el mecanismo
principal para el daño de los materiales compuesto de matriz metálica (MMCs) expuestos a
soluciones que contienen cloruros. Por microscopía electrónica de barrido (SEM) se confirmó
la presencia de multiples picaduras que se originan preferencialmente enla interface Al/SiC
debido al fuerte acoplamiento galvánico. Por lo tanto, un tratamiento de protección a la
corrosión es requerido para garantizar la vida útil de los materiales Al/SiC-MMCs en la
mayoría de las aplicaciones ingenieríles.
En esta investigación la superficie del compósito Al/SiC-MMCs fue modificada
utilizando tratamientos superficiales libres de Cr (por ejemplo, pre-oxidación...
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA
E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA
“PROTECCIÓN a la CORROSIÓN
de MATERIALES COMPUESTOS de
ALUMINIO (Al/SiC-MMCs)”
T
E
S
I
S
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:
DOCTOR EN CIENCIAS CON ESPECIALIDAD
EN METALÚRGIA Y MATERIALES
P
R
E
S
E
N
T
A
:
HECTOR HERRERA HERNANDEZ
Director IPN: Dr. J.Roberto Vargas García.
Co-director USC: Dr. Florian B. Mansfeld.
MÉXICO, D. F.
Diciembre 2007.
Contenido
RESUMEN
i
ABSTRACT
iii
LISTA DE FIGURAS
v
LISTA DE TABLAS
x
SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
xi
I. INTRODUCCIÓN
1
II. ANTECEDENTES TEÓRICOS
5
2.1. Materiales compuestos de matrix metálica (MMCs).
6
2.2. Corrosión en las aleaciones de aluminio.
13
2.3. Métodos de protección enaleaciones de aluminio.
15
2.3.1. Protección por conversión electroquímica (ANODIZADO).
15
2.3.2. Protección por conversión química superficial.
19
2.3.3. Protección con recubrimientos orgánicos y/o pinturas anticorrosivas.
23
2.4. Técnicas electroquímicas para el estudio de los procesos de corrosión.
27
III. DESARROLLO EXPERIMENTAL
36
3.1. Materiales.
36
3.2. Fabricación del materialcompuesto de aluminio (Al/SiC-MMC).
37
3.3. Análisis estructural y resistencia a la tensión del material Al/SiC-MMC.
39
3.4. Tratamientos de modificación superficial aplicados al material compuesto de
41
aluminio (Al/SiC-MMC).
3.5. Evaluación de la resistencia a la corrosión.
44
IV. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
47
4.1. Análisis microestructural del material compuesto de aluminio(Al/SiC-MMC).
47
4.1.1. Observaciones por Microscopía Óptica.
47
4.1.2. Difracción de Rayos-X.
54
4.2. Evaluación de la resistencia a la tensión del material Al/SiC-MMC.
55
4.3 Evaluación de la resistencia a la corrosión de los materiales de aluminio sin
56
protección.
4.3.1. Pruebas de polarización potenciodinámica (PTT).
56
4.3.2. Pruebas de espectroscopía electroquímica de impedancia(EIS).
63
4.4 Tratamientos de modificación superficial.
85
4.4.1. Pre-oxidación.
85
4.4.2. Anodizado en ácido sulfúrico.
92
4.4.3. Pinturas anticorrosivas.
104
4.4.4. Conversión química superficial.
121
V. RESUMEN DE LOS RESULTADOS
135
5.1. Al/SiC-MMC sin protección
135
5.2. Pre-oxidación
136
5.3. Anodizado en ácido sulfúrico
136
5.4. Pinturas anticorrosivas
137
5.5.Conversión química superficial con Ce, Mo o Ce-Mo
137
VI. CONCLUSIONES
139
VII. RECOMENDACIONES
141
REFERENCIAS
144
PUBLICACIONES
Resumen
Resumen
El estudio de la resistencia a la corrosión de un material compuesto de aluminio
(Al/SiC-MMCs) producido por la tecnología OSPREY (atomización y depositación por rocío)
fue caracterizado mediante dos técnicas electroquímicas fundamentales como lapolarización
anódica potenciodinámica y la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) en
soluciones que contienen cloruros. Las curvas anódicas mostraron que el potencial de
corrosión (Ecorr) y el de picadura (Epit) para el compósito Al/SiC-MMC coinciden, mientras
que los diagramas de impedancia presentaron un segundo arco capacitivo a bajas frecuencias
con un aumento de la magnitud de laimpedancia |Z| sin llegar a su límite de la corriente. Estas
características se atribuyen al proceso de corrosión por picaduras, el cual es el mecanismo
principal para el daño de los materiales compuesto de matriz metálica (MMCs) expuestos a
soluciones que contienen cloruros. Por microscopía electrónica de barrido (SEM) se confirmó
la presencia de multiples picaduras que se originan preferencialmente enla interface Al/SiC
debido al fuerte acoplamiento galvánico. Por lo tanto, un tratamiento de protección a la
corrosión es requerido para garantizar la vida útil de los materiales Al/SiC-MMCs en la
mayoría de las aplicaciones ingenieríles.
En esta investigación la superficie del compósito Al/SiC-MMCs fue modificada
utilizando tratamientos superficiales libres de Cr (por ejemplo, pre-oxidación...
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