DOI: 10.18273/revion.v30n1-2017002
Artículos de Investigación Científica y Tecnológica
Resistencia a la corrosión en ambiente
salino de un acero al carbono recubierto con aluminio por rociado térmico y
pintura poli aspártica
Corrosion resistance in saline
environment of a carbon steel coated with aluminum by thermal spray and
painting poly aspartic
Resistência à corrosão em um ambiente
salino aço carbono revestido com alumínio por aspersão térmica e pintura poli
aspártica
José Luddey Marulanda Arévalo1*
Diego Pérez-Muñoz1;
Aduljay Remolina Millan2
1Facultad de ingeniería
mecánica- Universidad Tecnológica de Pereira (UTP). La julita. Pereira-Colombia
2Facultad de ingeniería mecánica- Universidad Pontificia
Bolivariana (UPB). Km 7 vía Piedecuesta. Bucaramanga- Colombia
Resumen
Se evaluó la
resistencia a la corrosión en ambiente salino del acero 1020 recubierto con
aluminio por medio de rociado térmico por arco eléctrico y después se aplicó
una pintura poliaspártica. Se observó que este sistema presenta una protección
en estos ambientes, reduciendo la velocidad de corrosión, en comparación con un
sistema de pintura bicapa, el cual consistía en una capa rica en zinc y otra
capa de pintura poliaspártica. Se realizó la caracterización del recubrimiento
por medio de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) para analizar su
comportamiento con respecto al sustrato y a la pintura para conocer variaciones
en propiedades como adherencia, topografía y homogeneidad. Se observó que las
probetas recubiertas con aluminio por rociado térmico presentan una mayor
resistencia a la corrosión en cámara salina que las probetas que no fueron
recubiertas y solo estaban protegidas por el sistema bicapa de pintura, aunque
la pintura sin rociado térmico tuvo un buen desempeño ya que no falló durante
el tiempo estipulado para en ensayo en cámara de niebla salina.
Palabras clave: aluminio, corrosión, niebla salina, pintura, rociado
térmico.
Abstract
The corrosion
resistance was assessed in saline environment on a 1020 steel coated with
aluminum by arc thermal spraying and then a polyaspartic paint was applied. It
was observed that this system has a protection in these environments, reducing
the corrosion rate, compared to a bilayer paint system, which consisted of
zinc-rich paint layer and polyaspartic coating. Coating characterization was
performed by SEM to analyze their behavior with respect to the substrate and
paint to meet variations in properties such as adhesion, homogeneity and
topography. It was observed that the samples coated with aluminum by thermal
spraying showed good corrosion resistance in salt spray the specimens that were
not coated, just were protected by the bilayer coating system, even the paint
without thermal spraying performed well and that did not fail during the time
stipulated in test for salt spray.
Keywords: aluminum, corrosion,
paint, salt spray, thermal spray.
Resumo
A
resistência à corrosão em solução salina ambiente 1020 aço revestido com
alumínio por aspersão térmica de arco foi avaliado e, em seguida, foi aplicada
uma tinta poli aspártico. Observou-se que este sistema tem uma protecção nestes
ambientes, reduzindo a taxa de corrosão, em comparação com um sistema de
pintura de duas camadas, que consistia de um fardo rico em zinco, e outra
camada de tinta poliaspártica. Revestimento caracterização foi realizada por
SEM para analisar o seu comportamento em relação ao substrato e a tinta para
satisfazer as variações nas propriedades de adesão, tais como, a uniformidade e
a topografia. Observou-se que as amostras revestidas com alumínio por aspersão
térmica apresentam uma maior resistência à corrosão em sal pulverizar as
amostras que não foram revestidas sozinho foram protegidas pelo sistema de
revestimento de duas camadas, embora bem a tinta sem pulverização térmica e
realizada ele não falhou durante o tempo estipulado para ser testado em névoa
salina.
Palabras-chave: alumínio, aspersão térmica, corrosão, salt
spray, tintas.
Fecha Recepción: 18 de julio de 2016
Fecha Aceptación: 14 de septiembre de 2016
Introducción
La protección del acero contra la degradación por corrosión o
desgaste es muy importante para reducir los costos mediante la preservación de
la estructura y aumentar su vida útil. El acero estructural tiene baja
resistencia a la corrosión salina y se necesita protegerlos por medio de
tratamientos superficiales a través de recubrimientos con otros materiales
tales como metales, cerámicos o polímeros. Los recubrimientos tienen como
función la protección de las estructuras de acero mediante la prevención de su
contacto con el medio corrosivo, a través de lo que se conoce como protección
de barrera, siendo el aluminio y sus aleaciones muy utilizados debido a su
buena resistencia a la corrosión, en particular en ambiente húmedo donde se
forma una capa hidratada (Al2O3 3H2O), que
mejora la resistencia a la oxidación del metal [1,2]. Para producir este tipo
de revestimientos de aluminio sobre sustratos de acero se puede realizar por
Deposición Física de Vapor (PVD), Deposición Asistida por Haz de Iones (IBAD),
Deposición Química de Vapor (CVD) y rociado térmico, entre otros. La ventaja
del rociado térmico es que se pueden obtener revestimientos más gruesos
(cientos de micras), para la protección contra la corrosión en ambientes
salinos o marinos [3-6]. El rociado térmico es un proceso para añadir a un
metal capas del mismo material o de otros metales, donde la combinación
resultante puede tener mejores propiedades físicas, mecánicas, químicas o
costos más económicos que el material uniforme. [7-9]. En la industria,
numerosas piezas se ven sometidas a grandes esfuerzos con diferentes tipos de
desgastes como la corrosión, lo que genera pérdidas considerables, las cuales
podrían ser reducidas gracias a la técnica de rociado térmico por arco
eléctrico, proporcionando así, un impacto importante en la productividad, ya
que el rociado térmico por arco es conocido por ser una de las técnicas menos
costosas del rociado térmico [10,11].
Los
metales rociados térmicamente han demostrado producir una mayor vida útil al
acero que el sistema de pintura. El aluminio puede ser dejado a una exposición
corrosiva abierta y a pesar de ello, resistir más al desgaste corrosivo. Uno de
los beneficios obtenidos es que el recubrimiento puede ser utilizado casi
inmediatamente después de ser aplicado, inclusive puede ser aplicado en zonas
parciales (por ejemplo, cuando se están haciendo reparaciones con soldadura),
sin tener que esperar como en la pintura tradicional. El aluminio rociado
térmicamente trabaja muy bien en ambientes con elevada temperatura, inclusive
por encima de los 120ºC. El rociado térmico con aluminio protege al acero
contra la corrosión alcalina hasta el más severo nivel, comparativamente con
los recubrimientos orgánicos, ofrece un mayor costo/beneficio por la larga vida
de duración de los recubrimientos rociados térmicamente [12-14]. La tecnología
de pinturas ricas en zinc ha sido utilizada durante años, para la protección de
estructuras en ambientes agresivos como los industriales y marinos entre otros.
Este sistema de recubrimiento puede constar de una capa rica en zinc y una capa
de acabado poliaspártica. Los pigmentos de sacrificio de zinc, requieren de
grandes cantidades, con el fin de permitir el flujo de corriente eléctrica. En
la etapa inicial de protección de esta pintura; el zinc debe estar en contacto
eléctrico con la superficie de acero para que realice el papel de ánodo de
sacrificio, proporcionando protección catódica. En etapas posteriores los
productos de corrosión del zinc como óxidos y/o hidróxidos de zinc, forman una
barrera de protección. El alto contenido de pigmentos de zinc puede dar lugar a
malas propiedades mecánicas del recubrimiento y provocar problemas de
homogeneidad en el recubrimiento seco. También se sabe que una fracción
significativa de zinc no se utiliza durante la vida de revestimiento debido a
su corrosión [15-16].
Procedimiento experimental
Se fabricaron 20 probetas de un acero de bajo carbono de
dimensiones (10cmx20cm), que fueron sometidas a un proceso de granallado (shot blasting) para proporcionarle
rugosidad a la superficie de las probetas y tener un buen perfil de anclaje
para obtener una buena adherencia del rociado térmico y de las pinturas. El
granallado fue realizado por la empresa ABB Transformadores, con granalla
esférica de durezas entre 40 y 51HRC y con una presión de 110psi. A 10 de las
20 probetas, se aplicó una pintura bicapa, que consta de una capa imprimante
epóxico rico en zinc y otra capa de pintura poliaspártica de presentación. A
las 10 probetas restantes se les depositó un recubrimiento de aluminio por
rociado térmico por arco eléctrico, este proceso se llevó a cabo a una presión
de 55psi y a una distancia de (20 – 30)cm, el alambre fue de aluminio con una
pureza del 99,5%, con un diámetro de 2mm y un caudal de deposición de 2,7kg/m2
a 100A; el aluminio reemplaza la primera capa depositada en las 10 probetas
anteriores, correspondiente a la capa de imprimante epóxico rico en zinc. Finalmente,
se aplicó una capa de pintura poliaspártica de presentación. El granallado se
realizó en la mañana y capa de rociado térmico y pintura se aplicó en la tarde
del mismo día. Después de llevar a cabo los procesos de pintura, se procedió a
exponer a las probetas en un ambiente salino. Para ello, se utilizó una cámara
de niebla salina que se opera bajo la norma ASTM B117, la cual fue construida
en la Universidad Tecnológica de Pereira y está certificada por el Organismo
Nacional de Acreditación de Colombia (ONAC), bajo la norma NTC 1156; se
realizaron inspecciones cada 24h durante las primeras 1448h de exposición,
luego cada 168h hasta llegar a 2256h. En cada inspección se obtuvieron imágenes
para analizar cómo la corrosión afectaba las pinturas y los sustratos.
Posteriormente, se realizaron ensayos de corrosión electroquímica, buscando
conocer si el sistema de pintura y la capa de aluminio presentaban alguna
protección contra la velocidad de corrosión.
Los ensayos de
adherencia se realizaron por medio de ensayos de pull off bajo la norma ASTM D 4541, con el equipo Positest adhesión
tester, utilizando adhesivo 3M referencia AC40, para conocer la adherencia de
las pinturas y del rociado térmico. Este ensayo se realizó en tres etapas;
antes de ingresar las probetas a la cámara de niebla salina, cuando tenían 1448
y 2256h de oxidación, obteniendo así datos para analizar la variación de la
adherencia a causa de la corrosión. También, en las tres etapas antes
mencionadas, se obtuvieron imágenes en un Microscopio Electrónico de Barrido
(MEB) marca Phenom Xpro. Posteriormente, se realizaron ensayos de resistencia a
la polarización lineal para conocer el comportamiento de las muestras al ser
sometidas a corrosión en un ambiente salino. El equipo que se utilizó fue un
Potentiostat– Galvanostat PG-Tekcorr 4.2. Este ensayo se realizó de acuerdo a
la norma ASTM G59, y se utilizó una solución salina al 3,5% en peso. Se
hicieron ensayos electroquímicos a las muestras en sus tres etapas, antes de
ser sometidas al ambiente salino, cuando tenían 1448h de exposición y
finalmente con 2256h de exposición.
Resultados y Discusión
Después de 1448h de exposición en la cámara de niebla salina
y no presentar signos de corrosión, en ninguno de los dos tipos de muestras
(Bicapa y rociado térmico con poliaspártica), se procedió a rayar la mitad de
las muestras siguiendo la norma ASTM B117 y nuevamente se ingresaron a la
cámara, buscando acelerar el proceso de corrosión. A continuación en la Figura
1, se muestran las probetas con ambos sistemas de pintura en sus tres etapas de
análisis, antes de ser expuestas al ambiente salino, después de 1448h de
exposición y luego de 2256h de exposición.
En la Figura 1, se observa el sistema de rociado térmico con
aluminio y pintura poliaspártica (lado derecho); pintura bicapa (lado
izquierdo). En la Figura 1a, se observa los sistemas antes de ser expuestos a
la cámara de niebla salina, en donde el sistema bicapa tiene una mejor
presentación. En la Figura 1b, se observa el sistema después de ser oxidada en
cámara de niebla salina por 1448h; En la pintura bicapa se observan óxidos de
hierro (herrumbre de color rojizo), los cuales forman una capa porosa, que no
está fuertemente adherida a la superficie metálica y que permite la continuidad
del proceso de oxidación, lo que conlleva a la pérdida la adherencia de la
pintura.
En el lado derecho
(rociado térmico más poliaspártica), no hay presencia de óxidos de hierro (herrumbre),
ya que la capa de aluminio depositada por rociado térmico generó una capa de
alúmina (color blanco), que tiene una estructura compacta y protege al
substrato de la oxidación, evitando que la pintura pierda adherencia, lo que
está corroborado con los ensayos de pull
off (Tabla 1) y los potenciales de corrosión de los ensayos
electroquímicos.
En la Figura 1c, se observa el sistema después de ser oxidada
en cámara de niebla salina por 2256h y tiene un comportamiento similar a la
Figura 1b, pero a mayor escala.
Figura 1. Probetas con
rociado térmico más pintura poliaspártica y sistema bicapa sometidas a estudio.
a) Probetas con y sin rociado térmico antes de ser ingresadas a la cámara de
niebla salina. b) Probetas con rociado térmico más pintura poliaspártica y
probeta con sistema bicapa, oxidadas en cámara salina después de 1448h. c)
Probetas con rociado térmico más pintura poliaspártica y probeta con sistema
bicapa, oxidadas en cámara salina después de 2256h
La adherencia de la pintura al substrato disminuyó muy poco
en comparación con el sistema bicapa sin rociado térmico; también muestra que
en la probeta sin rociado térmico el sustrato se está oxidando y formando
óxidos de hierro, lo cual acelera el detrimento de las propiedades de la pintura,
ya que la adherencia de la pintura disminuyó bastante en comparación con el
sistema rociado térmico y pintura poliaspártica. Posteriormente se alcanzaron
2256h de exposición en cámara salina, para corroborar el comportamiento que se
venía presentando en tiempos menores. En la Figura 1c, en el sistema con capa
de aluminio, se observa la presencia de ampollas en algunas secciones de
rayado, lo cual indica que el aluminio se oxidó, produciendo alúmina y por
consiguiente protegiendo al sustrato de la oxidación; mientras que en la
probeta sin rociado térmico, se hace aún más notoria la presencia de óxidos en
el sustrato, no solo en la intersección de los rayados, sino también a lo largo
de los mismos. Los ensayos de adherencia fueron realizados en las tres etapas
antes mencionadas, arrojando los valores promedio que se muestran en la Tabla
1; donde se muestra en forma detallada para cada ensayo, valores de presión y
de porcentaje de desprendimiento de las capas. Se puede apreciar que las
presiones necesarias para el desprendimiento son más altas en las probetas que
contaban con el sistema rociado térmico y pintura poliaspártica que en las que
tenían sistema bicapa, lo que indica una mejor adherencia de la pintura
poliaspártica a la capa de aluminio en comparación a la adherencia presentada
entre las capas de imprimante epóxico rico en zinc y la pintura poliaspártica.
Ahora bien, la anterior apreciación se ratifica al analizar los porcentajes de
desprendimiento de material, ya que en el sistema rociado térmico y pintura
poliaspártica son menores, induciendo esto hacia una mejor adherencia con
respecto al área de análisis. Se observa que los porcentajes de desprendimiento
aumentan a medida que avanzan las horas de oxidación, en ambos sistemas, siendo
menor dicho avance en las probetas que poseen rociado térmico. En el sistema
bicapa, el desprendimiento de los ensayos de adherencia ocurre en la interface
imprimante epóxido rico en zinc y sustrato, quedando las dos capas de pintura
sobre el dado del pull off; y en el
sistema rociado térmico más pintura poliaspártica el desprendimiento ocurre en
la interface aluminiopintura poliaspártica, quedando la pintura sobre el dado.
Tabla
1. Resultados de adherencia pull off (presión y porcentaje de
desprendimiento).
En la Figura 2a, se observa por MEB la sección transversal de
una probeta con sistema bicapa antes de ser expuesta al ambiente salino, en la
cual se aprecia el substrato en los puntos (1, 2), en seguida, la primera capa
de pintura que corresponde al imprimante epóxico rico en zinc, puntos (3, 4),
luego, se encuentra la segunda capa de pintura, la cual es de naturaleza
poliaspártica (5, 6), y por último en el punto (7) se encuentra la resina de la
probeta. Según el análisis EDS, en promedio se encontró en los primeros dos
puntos gran cantidad de hierro, más del 95%, en los puntos 3 y 4 se encontró
11,8% de carbono, 70,7% de zinc y 17,5% de oxígeno, en los puntos 5 y 6 se
encontró 22,8% de carbono, 39,2% de oxígeno, 7,5% de silicio, 5,3 % de hierro y
25,2% de titanio. En esta imagen no se observan poros, ni vacíos, ni grietas,
además presenta un buen anclaje de la pintura al substrato gracias a la
rugosidad obtenida con el granallado, además de tener un espesor homogéneo
presenta un buen contacto entre partículas de zinc y el sustrato, lo que
permite al sustrato el beneficio de la protección catódica del zinc en el
revestimiento.
En la
Figura 2b, se aprecia la sección transversal por MEB, de una probeta con
aluminio depositado por rociado térmico y con poliaspártica. Los puntos (1, 2,
3) corresponden a la resina de la probeta, luego, en el punto (4) se encuentra
la capa de pintura poliaspártica, en el punto (5) se ubica la capa de aluminio
depositada por rociado térmico y finalmente el substrato en el punto (6). Según
el análisis EDS, los primeros tres puntos corresponden a la resina de montaje
de la muestra; en el punto 4 se encontró la misma composición de la pintura
poliaspártica; en el punto 5 se encontró aluminio 89,2% y oxígeno 10,8%. De
esta imagen se puede inferir buena adherencia de la capa de aluminio al
substrato, ya que no se aprecian muchas discontinuidades en la interface
pintura substrato, además se observa un buen perfil de anclaje, gracias al
granallado y la misma apreciación se puede hacer con respecto a la adherencia
de la pintura en la capa de aluminio; esto es debido a que el rociado térmico
copia la rugosidad de la superficie que ha sido granallada, generando así un
buen anclaje de las capas posteriores de pintura.
Figura 2. Sección transversal
sistema bicapa y rociado térmico con poliaspártica antes de ser oxidados en
cámara de niebla salina. a) Sección transversal sistema bicapa. b) Sección
transversal sistema rociado térmico con poliaspártica.
Después de ser
oxidadas las probetas en cámara de niebla salina durante 2256h, se realizaron análisis
de microscopía MEB, con el fin de analizar las capas de pintura y de aluminio
con respecto altiempo de exposición. En la Figura 3a, se observa la sección
transversal de una probeta recubierta con sistema bicapa, la cual se sometió a
análisis EDS, indicando que en el número (1) la capa de pintura poliaspártica,
contiene 26,6% de carbono, 44% de oxígeno, 15% de silicio, también hay
presencia de hierro en un 6,6% y titanio en un 7,8%. Luego, en los números (2,
3) se halla el imprimante epóxico rico en zinc, con presencia de carbono en un
54,8%, zinc 30,8% y oxígeno en 14,4%, se aprecia el aumento en el porcentaje de
oxígeno lo que conlleva a inferir la presencia de óxidos de zinc, debido al
proceso de oxidación en cámara salina. En el número (4), se aprecia una
separación entre el sustrato y la primera capa de pintura, correspondiente a la
capa de imprimante epóxico rico en zinc, dicha separación lleva a inferir una
reducción en la adherencia de la pintura al sustrato, apreciación que se
corrobora del ensayo de adherencia pull
off (Tabla 1). En los números (5, 6), se observa el sustrato. El zinc
realiza un par galvánico con el sustrato del acero, conllevando a una
protección catódica, lo que implica una separación espacial de la reacción
anódica y la catódica del proceso de corrosión, en donde la reacción anódica
correspondiente a la disolución del zinc. Como resultado de la oxidación del
zinc a zinc divalente, dos electrones son liberados y éstos fluyen a través de
la película de revestimiento, para proteger al substrato del acero y evitar el
ampollamiento del recubrimiento. En el sistema bicapa con rociado térmico,
Figura 3b, en el número (1) se aprecia la resina de la probeta, en el número
(2) está la capa de pintura poliaspártica, la cual presenta igual composición
hallada en la muestra de la Figura 3a. Luego, en los puntos (3, 4, 5) está la
capa del rociado térmico, con una composición de 89,2% de aluminio y 10,8% de
oxígeno, por último en el número (6) está el sustrato. Esta figura muestra
pocos cambios con respecto a las imágenes obtenidas antes de ser expuestas al
ambiente salino, no se observa separaciones entre las capas de pintura y/o la
capa de aluminio, conllevando esto a interpretar una continuidad en la adherencia
de las capas, a excepción del sistema bicapa, en el cual hay claras señas de
pérdida de adherencia. Los productos de corrosión del zinc y del aluminio se
depositan en el recubrimiento bloqueando los poros y defectos, generando una
barrera que reduce la penetración de la solución salina hacia el metal de base,
que ayuda a pasivar la superficie del revestimiento, lo cual aumenta la vida
útil del sistema de protección.
Figura 3. Sección transversal sistema bicapa y rociado térmico con
pintura poliaspártica durante 2256h en cámara de niebla salina. a) Sección
transversal sistema bicapa. b) Sección transversal sistema rociado térmico con
pintura poliaspártica.
En la Figura 4, se puede apreciar una imagen MEB de un área
en particular, seleccionada de la línea de rayado de una probeta con rociado
térmico y pintura poliaspártica, para conocer qué componentes se generan al
exponer el material base al ambiente salino. Los resultados EDS entregaron la
siguiente composición: 40,6% de aluminio, 20,5% de oxígeno, titanio en un 35,1%
y carbono en 3,8%. La capa de aluminio al oxidarse, generó una barrera
protectora de alúmina de color blanco, que ayuda a aislar al material base del
ambiente salino, evitando su deterioro.
Figura 4. Imagen MEB de línea de rayado de la
probeta con rociado térmico y pintura poliaspártica.
Para complementar este estudio se realizaron ensayos
electroquímicos como curvas de Tafel y Resistencia a la Polarización Lineal
(LPR), buscando valorar la cinética de reacción anódica y calcular la velocidad
de corrosión de los dos tipos de sistemas de pintura (bicapa y rociado térmico
con poliaspártica) al ser sometidos a un ambiente salino. Con las gráficas de
resistencia a la polarización lineal y las constantes de Tafel se obtuvieron
las velocidades de corrosión para los diferentes tiempos de exposición en el
ambiente salino.
En la Figura 5 se observan las curvas de TAFEL para los
sistemas bicapa y rociado térmico con pintura poliaspártica a 1448 y 2256h. Se
identifican claramente los procesos anódicos y catódicos durante la
polarización. Además no se observa una transición activo–pasivo, lo cual es
típico para sistemas de corrosión bajo control difusional. Según la Figura 5,
se puede decir que se está presentando corrosión uniforme, debido a que no hay
ninguna señal de pasividad o alguna discontinuidad en la gráfica que indiquen
lo contrario. También se puede decir que el sistema está controlado
cinemáticamente por la polarización de activación, ya que, tiene un
comportamiento lineal (Tafeliano) del logaritmo de la corriente con respecto al
potencial aplicado tanto en el sentido anódico como en el sentido catódico. La
extrapolación de la zona lineal de Tafel permite determinar la densidad de
corriente de intercambio y además se puede obtener el valor de los coeficientes
de Tafel Ba y Bc con el valor del inverso de la pendiente de estas rectas, y
con estos datos hallar la velocidad de corrosión como se puede apreciar en la
Tabla 2. En esta tabla se aprecia que la velocidad de corrosión para el sistema
rociado térmico y pintura poliaspártica tiene valores de velocidad de corrosión
más bajos que para el sistema bicapa, con lo cual estaría mejor protegido el
sustrato con el sistema rociado térmico y pintura poliaspártica.
El efecto
de protección catódica empieza cuando el potencial de corrosión del sistema
cambia a un valor más negativo (anódico) de -0,80V frente al electrodo de
plata/cloruro de plata. Los potenciales de corrosión en esta gráfica están
aproximadamente entre -0,97 y -1,3V, lo que implica que hay una protección
catódica del sustrato, tanto para el sistema bicapa como para el sistema
rociado térmico más pintura poliaspártica. La velocidad de corrosión de los dos
sistemas es muy baja, ya que hay una protección de los pigmentos de zinc y del
aluminio; aunque hay un pequeño aumento del consumo de densidad de corriente
para el sistema bicapa, siendo más alta la oxidación del zinc, lo puede
conllevar a una pérdida de la adherencia de la pintura y un aumento en la
velocidad de corrosión. La pérdida de adherencia fue corroborada con los
ensayos de adherencia. Además, se observa que al aumentar el tiempo de
exposición de los recubrimientos de 1148 a 2250h, el potencial de corrosión
permanece por debajo del potencial de protección, por tal motivo la protección
catódica sigue funcionando; esto muestra que los pigmentos de zinc y/o capa de
aluminio no fueron totalmente consumidos y que el contacto galvánico no se
perdió con el tiempo.
Figura 5. Curvas TAFEL para los sistemas bicapa y rociado térmico con
poliaspártica.
Tabla 2. Velocidad de corrosión por curvas de Tafel y LPR en
milésimas de pulgadas al año (mpy).
La
resistencia a la polarización lineal implementa pequeñas polarizaciones cerca
de 10mV en la probeta de prueba en ambos sentidos y recopila la corriente
resultante como se observa en la Figura 6. En esta figura, se aprecian las
líneas de resistencia de polarización lineal, para los dos sistemas de pintura,
luego de ser expuestas al ambiente salino por 1448 y 2256h; en dicha figura no
se incluyen las muestras antes de ser ingresadas a la cámara de niebla salina,
debido a que éstas, se comportaron como aislantes al momento de realizar los
ensayos, por tal motivo se podría decir que la velocidad de corrosión para esta
últimas probetas es muy pequeña o que no presentan corrosión, ya que no hay un
electrolito conductor que cierre el circuito, ya que para que se dé la
corrosión se necesita de un ánodo, un
cátodo y un electrólito conductor que cierre el circuito.
La pintura en un inicio actúa como barrera (aislante) y no
permite el contacto del electrolito con el sustrato, evitando que se corroa el
sustrato. Se puede apreciar que las muestras sin la capa de aluminio depositada
por el rociado térmico, presentan una pendiente mayor, la cual se va en aumento
con el tiempo de exposición, lo que lleva a intuir que el rociado térmico de
aluminio proporciona protección contra la corrosión para aceros al carbono, ya
que la pendiente está relacionada directamente con la velocidad de corrosión.
Figura
6. Líneas de LPR de los sistemas bicapa y rociado térmico con
poliaspártica
Conclusiones
Las probetas con el
sistema rociado térmico de aluminio con poliaspártica, proporcionaron una mejor
protección del sustrato contra la corrosión en ambientes salinos en comparación
con el sistema de pinturas bicapa, aun cuando las muestras fueron sometidas a
rayado después de 1448h de oxidación para acelerar el proceso de corrosión;
debido a que se obtiene una protección galvánica y no deja formar los óxidos de
hierro que dan mal aspecto visual a la pintura.
Las probetas con el
sistema de pintura bicapa y sin rociado térmico, deben cumplir con una vida
útil en cámara de niebla salina de mínimo 1448h. Cabe destacar que ellas no
fallaron antes de ese tiempo, ya que solo se observó un punto minúsculo de
oxidación en un poro de la pintura después de 1320h de exposición.
Al momento de ingresar las probetas a la cámara de niebla
salina, los indicadores de adherencia para el sistema bicapa y rociado térmico
con pintura poliaspártica fueron muy similares. Luego de 1448h de oxidación los
indicadores de adherencia bajaron considerablemente en el sistema bicapa,
mientras que en el sistema bicapa con rociado térmico el cambio fue mínimo,
además las imágenes MEB muestran una buena adherencia del rociado térmico al
sustrato y de la pintura al rociado térmico, ya que no se aprecian grietas ni
separaciones entre las capas.
Referencias bibliográficas
[1]
Ahnia F, Demri B.
Evaluation of aluminum coatings in simulated marine environment. Surf. Coat.
Technol. 2013;220:232–6.
[2]
Regina MH, Pombo R,
Schereiner SC, Wido H, Calixto A. Comparison of aluminum coatings deposited by
flame spray and by electric arc spray. Surf. Coat. Technol. 2007;202(1):172-9.
[3]
Li HY, Duan JY, Wei DD.
Comparison on corrosion behaviour of arc sprayed and zinc-rich coatings. Surf.
Coat. Technol. 2013;235:259-66.
[4]
Muhamad HA, Nor HS, Abasa
SK, Nik NR, Noriyati MS. Performance and Microstructure Analysis of 99.5%
Aluminium Coating by Thermal Arc Spray Technique. Procedia Eng. 2013;68:558-65.
[5]
Bolelli G, Candeli A,
Koivuluoto H, Lusvarghi L, Manfredini T, Vuoristo P. Microstructure-based
thermo- mechanical modelling of thermal spray coatings. Mater Des.
2015;73:20-34.
[6]
Perez A, Billard C, Rébéré
C, Berziou S, Touzain S, Creus J. Influence of metallurgical states on the
corrosion behavior of Al-Zn PVD coating in saline solution. Corros Sci.
2013;74:240-9.
[7]
Marulanda JL, Tristancho
JL, Cañas A. Protección contra la corrosión en sales fundidas de un acero hot
rolled, en el rango de temperaturas de 400°C y 600°C, recubierto por rociado
térmico con acero inoxidable 312. Dyna. 2009;76( 160):229-35.
[8]
Cinca N, Camello CR,
Guilemany JM. An overview of intermetallics research and application: Status of
thermal spray coatings. J Mater Res Technol. 2013;2(1):75-86.
[9]
Matthew K, Hedges A,
Newbery P, Grant P. Characterization of electric arc spray formed Ni superalloy
IN718. Mater Sci Eng: A. 2002; 326(1):79-91.
[10]
Jandin G, Liao H, Feng ZQ,
Coddet C. Correlations between operating conditions, microstructure and
mechanical properties of twin wire arc sprayed steel coatings. Mater Sci Eng:
A. 2003;349(1-2):298-305.
[11]
Barletta AM, Gisario A,
Puopolo M, Vesco S. Scratch, wear and corrosion resistant organic inorganic
hybrid materials for metals protection and barrier. Mater Des. 2015;69:130-40.
[12]
Chakravarthy D, Barve DN,
Patil DS, Mishra P, Prasad CS, Rout RK. Development and characterization of
single wire arc plasma sprayed coating of nickel on carbon blocks and alumina
tube substrates. Surf. Coat. Technol. 2007;202:325-30.
[13]
Sá Brito VRS, Bastos IN,
Costa HRM. Corrosion resistance and characterization of metallic coatings
deposited by thermal spray on carbon steel. Mater Des. 2012;41:282-8.
[14]
Newbery AP, Grant PS.
Oxidation during electric arc spray forming of steel. J Mater Process Tecnhol.
2006;178(1-3):259-69.
[15]
Schaefer K, Miszczyk A.
Improvement of electrochemical action of zinc-rich paints by addition of
nanoparticulate zinc. Corros Sci. 2013;66:380–91.
[16]
Akbarinezhad E, Ebrahimi
M, Sharif F, Ghanbarzadeh A. Evaluating protection performance of zinc rich
epoxy paints modifiedwith polyaniline and polyanilineclay nanocomposite. Prog
Org Coat. 2014; 77:1299–308.
Cita: Marulanda JL, Pérez-Muñoz D, Remolina Millan A. Resistencia
a la corrosión en ambiente salino de un acero al carbono recubierto con
aluminio por rociado térmico y pintura poli aspártica. rev.ion.
2017;30(1):21-31.