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Untitled Prezi

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Samantha Rodriguez

on 29 April 2013

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6. Se realizarán ensayos de resistencia a la corrosión en Cámara de Niebla Salina de las muestras anodizadas por un tiempo de 1000 hr en una solución de NaCl 3,5%. El ensayo se realizará según lo especificado en la norma ASTM B117.


7. Por último los productos de corrosión obtenidos, luego de someter a las muestras a los ensayos de corrosión electroquímicos, tribocorrosión así como el ensayo en cámara de niebla salina, se caracterizarán a través de la técnica M.E.B para identificar las características morfológicas. 3. Para el estudio de los anodizados se llevará a cabo la observación de la superficie y de las secciones transversales de éstos. El análisis de las secciones transversales a la superficie del anodizado se realizará por microscopia óptica (M.O.). Para realizar la caracterización microestructural, las muestras serán preparadas metalográficamente. Se atacara con una solución diluida de ácido fluorhídrico al 2% según lo establecido en la norma ASTM B487- 2002.

4. Posteriormente se realizaran los diferentes ensayos electroquímicos de las muestras de aluminio anodizadas, según la norma ASTM G59-97.


5. Se realizarán a su vez los ensayos de Tribocorrosión según la norma ASTM G119, bajo la configuración Bola sobre Disco. Carga constante 2N, distancia de deslizamiento de 1000 m, velocidad de rotación de 100 rpm, contraparte de zafiro, barrido de potencial desde -700 mV hasta 200 mV con incremento de 180 mV por cada 100 m, en solución al 3,5% NaCl. Cabe destacar que estos ensayos se realizaran en colaboración con el Laboratorio de Tribología de la Universidad Simón Bolívar. Ramírez y Ramírez. 2010, “Efecto del anodizado sobre la razón de desgaste de una aleación de aluminio 6061”, estudiaron como afecta el espesor de la capa anódica, a la razón de desgaste en la aleación de aluminio 6061– T6 .

Gil, Cruz, Staia y colaboradores, “Wear-corrosion behavior of graphite-like, carbon based coating”, estudiaron el efecto sinérgico, desgaste-corrosión, de los recubrimientos DLC (recubrimientos de carbono diamante). El objetivo de esta investigación fue estudiar los mecanismos de Tribocorrosión en solución de cloruro de sodio bajo desgaste deslizante, usando el equipo MicroTest MT-30N.

Zamora y colaboradores. 2007, “Evaluación de aleaciones base níquel en sistemas tribocorrosivos”, estudiaron el efecto sinérgico corrosión-desgaste, utilizando un acero inoxidable AISI 316, con recubrimientos de Inconel 625 y Hastelloy C-276, empleando como medio corrosivo el HCl al 5%.

Manhabosco y Müller. 2009, “Tribocorrosion of Diamond-Like Carbon Deposited on Ti6Al4V”, realizaron pruebas de tribocorrosión de una aleación sin recubrimiento, mostrando que cuando el desgaste se detienía, la aleación rápidamente se pasivaba.

Suárez. 2010, en el trabajo titulado, “Evaluación de la resistencia a la corrosión y desgaste de aleaciones de aluminio comercial anodizado y recubiertos con películas orgánicas”, estudió la resistencia a la corrosión y al desgaste de la aleación de aluminio de la serie 8011 anodizadas, con y sin la aplicación de recubrimientos orgánicos.

Vargas y colaboradores. 2007, “Crecimiento de películas de óxido de aluminio por métodos electroquímicos”, reportaron el estudio del anodizado de aluminio, mediante la utilización de la técnica electroquímica utilizando una fuente de voltaje continuo, manteniendo la solución a temperatura ambiente, para dos muestras; con y sin tratamiento superficial previo.

Bartolomé y colaboradores. 2008, “Caracterización mediante técnicas de microscopía electrónica (MEB y MET) del anodizado y sellado del aluminio: comportamiento en la exposición a la atmósfera” realizaron estudios acerca del comportamiento de diferentes aleaciones de aluminio expuestas durante dos años a una atmosfera urbana y otra de tipo marina, en las cuales se varió el espesor de la capa anódica. Para el estudio de Tribocorrosión se requiere de un tribómetro y un sistema de medición electroquímica. A través de los cuales, se realizan las siguientes pruebas.

Prueba 1: Polarización electroquímica para encontrar, potencial de corrosión (Ecorr) y la corriente de corrosión (icorr), y de esta manera calcular Co.

Prueba 2: Prueba de desgaste en ambientes corrosivos, para obtener T.

Prueba 3: Prueba para obtener la tasa de corrosión electroquímica en presencia de desgaste Cw.

Prueba 4: Prueba con protección contra la corrosión para obtener Wo. El sinergismo entre desgaste y la corrosión se calcula de acuerdo con las siguientes ecuaciones.

T= Wo + Co + S. Pérdida total del material. Puede ser subdividida en:
T = Wo + Co + ΔCw + ΔWc.
Las componentes del desgaste y corrosión total, son respectivamente:
Wc = Wo + ΔWc.
Cw = Co + ΔCw.
El término “efecto sinérgico” se utiliza generalmente para referirse al desarrollo del desgaste debido a la corrosión. Los siguientes factores adimensionales, para describir el grado se sinergia.
T/(T-S) (i).
(Co + ΔCw)/Co (ii).
(Wo + ΔWc)/Wo (iii).
Donde (i) es el “factor de sinergia total”, (ii) “factor de aumento de corrosión”, (iii) “factor de aumento de desgaste”.

Adicionalmente , si la adición o cambio de la corrosión debido al desgaste ΔCw es determinado, se puede obtener el cambio del desgaste debido a la corrosión.
ΔWc = S – ΔCw = (T – (Wo + Co)) – ΔCw. Para el estudio de las variables de Tribocorrosión, se basa fundamentalmente en la norma “G119-Standar Guide for Determining Synergism Between Wear and Corrosion”. Con la definición de los siguiente términos básicos.

Densidad de corriente de protección catódica (icp).

Densidad de corriente de corrosión (icor).

Tasa de corrosión electroquímica (C): se divide, en el término Cw es la tasa de corrosión electroquímica durante el proceso de desgaste corrosivo, y el término Co designa a la tasa de corrosión electroquímica cuando no haya o no tenga lugar desgaste mecánico.

Tasa de desgaste mecánico (Wo).

Tasa total de pérdida de masa (T).

Interacción desgaste-corrosión: se subdivide en ΔCw, correspondiente al cambio de la tasa de corrosión electroquímica debido al desgaste y ΔWc, cambio en el desgaste mecánico debido a la corrosión. Influencia de las condiciones de anodizado en la obtención de las películas anódicas:

Cambios en el espesor de la película anódica.
Influencia del tipo de aleación de aluminio.
Influencia de la temperatura.
Influencia de la densidad de corriente.


Los anodizados se clasifican básicamente en 2 tipos:

Anodizado blando: consiste en tener espesores de capa ≤ 30 μm, son utilizadas para aplicaciones estéticas y decorativas.
Anodizado duro: el cual consiste en espesores de capa de 30 μm hasta 100 μm, son utilizados en aplicaciones industriales, por el aumento de las propiedades mecánicas.

Evaluar la resistencia a la corrosión de las muestras anodizadas mediante ensayos de cámara de niebla salina.

Evaluar la resistencia al desgaste-corrosión de las muestras anodizadas mediante ensayos de tribocorrosión.

Determinación del parámetro de Sinergismo entre la corrosión y el desgaste basados en la norma ASTM G119.

Obtener las condiciones óptimas de anodizado realizando para ello la determinación experimental del potencial, densidad de corriente, tiempo y temperatura, que permita obtener una capa homogénea y adherente, para cada tipo de aleación.

Caracterización microestructural de las muestras anodizadas y determinación del espesor empleando la técnica de Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) y microanálisis químico por dispersión de energía de Rayos X (EDX).

Evaluar la resistencia a la corrosión de las muestras anodizadas mediante ensayos de polarización, resistencia a la polarización y a potencial a circuito abierto.
  Fig 18. Esquema simplificado del proceso de anodizado. 1. Se realizará una caracterización microestructural a cada aleación, empleando las técnicas de Microscopia Óptica (MO) y Microscopia Electrónica de Barrido (MEB-EDX).


2. Para la formación del anodizado sobre los substratos de aluminio, se utilizaran dos medios electrolíticos diferentes (ácido Oxálico y Sulfúrico), se determinará la densidad de corriente y tiempo óptimo. La preparación previa al anodizado de las probetas de aluminio, consistirá en una primera etapa desbaste mecánico fino, seguido de una limpieza química, luego un decapado, y una posterior neutralización por inmersión. Como post tratamiento, se realizará un tratamiento de sellado en caliente.

El sellado de los productos anodizados del aluminio se realiza para aumentar la resistencia a la corrosión, evitar la absorción de suciedad, e incrementar la solidez del color en los recubrimientos coloreados. Estos objetivos se consiguen por la eliminación o reducción de la porosidad del óxido por métodos físicos o químicos.

El proceso de sellado más utilizado, es un tratamiento en agua a ebullición, vapor de agua, o en soluciones acuosas de ciertas sales a temperaturas inferiores a 900ºC, en el que se produce la obturación de los poros por la transformación de la alúmina en uno de sus hidratos.

Bohemita (α-AlO (OH)).
Seudobohemita (Al2O3· nH2O donde n varía entre 1,5 y 2,5).
Bayerita.

Se espera que a través del proceso de anodizado de las diferentes muestras estudiadas, se logre disminuir el daño por corrosión y/o desgaste (Tribocorrosión) de las aleaciones de aluminio ensayadas, las cuales son ampliamente utilizadas en aplicaciones cotidianas y a nivel industrial, donde se exponen a ambientes corrosivos severos, con el fin de asegurar una mayor durabilidad de las propiedades y aspecto del material.

Obtener condiciones óptimas de anodizado que permitan alcanzar un incremento de la resistencia a la corrosión y tribocorrosión de diferentes aleaciones comerciales de aluminio de la serie 6000 y 8000. Objetivos Fig 12. Esquema de perdida/remoción de la película protectora del aluminio.

El efecto combinado del desgaste y la corrosión, constituye el 5% de las causas de fallos de los elementos de máquinas en el sector industrial.
Los sistemas tribocorrosivos, la pérdida de material tiene lugar simultáneamente como resultado del desgaste mecánico y la corrosión.
En materiales como el aluminio, el proceso de desgaste, provoca continuamente la ruptura y remoción de su capa protectora. Fig 11. Comportamiento ante el desgaste/erosión de una película anódica. En algunos casos, el aluminio y sus aleaciones, presentan deficiencias en sus propiedades tribológicas. Se hace necesario, utilizar algunas formas de tratamientos superficiales.

La razón de desgaste se conoce como la pérdida de material producto del rozamiento entre dos superficies, en este caso; dos metales. En el anodizado, el desgaste del material depende de los espesores de capa anódica generados durante el proceso de anodizado. Fig 9. Esquema ilustrativo del proceso de sellado hidrotérmico convencional. En resumen, las etapas consisten en:
Obturación de la boca de los poros y la formación de las capas acicular e intermedia durante la operación.
Disolución de la pared de los poros y el ensanchamiento de los mismos.
Posterior saturación-precipitación del gel de alúmina hidratada con obturación de los poros en toda su longitud.
Conversión de las variedades de alúmina hidratada en otras más estables en el lento proceso de envejecimiento. Fig 7. Representación esquemática de la estructura de los recubrimientos porosos obtenidos en el anodizado del aluminio.
Durante el crecimiento de la capa de óxido, se produce simultáneamente disolución localizada, formándose poros de suficiente magnitud para permitir el paso de corriente hasta el metal.
El modelo geométrico de estos recubrimientos, aceptado en la actualidad por todos los investigadores, se esquematiza en:

Capa barrera: es la fracción de recubrimiento más interna, es extremadamente fina y exenta de poros, se forma en primer lugar, y su espesor depende directamente de la tensión de anodizado.
Capa porosa: constituye la parte externa del recubrimiento. Se forma debido a que el electrolito tiene una acción apreciable sobre la película de óxido, provocando cierto grado de solubilización y por lo tanto, porosidad en la interface óxido/electrolito. Fig 5. Diagrama de Pourbaix generalizado del aluminio.

El metal en estado puro posee una relativamente alta resistencia a la corrosión y necesita menos protección que muchos metales.
Cuando se produce el proceso de corrosión, en presencia de determinados agentes contaminantes, la corrosión es localizada.
La película de óxido natural formada puede ser considerada como el resultado de un equilibrio dinámico.
Las condiciones para la estabilidad termodinámica de la película de óxido están recogidas en el diagrama de Pourbaix . Fig 1. Productos primarios de aluminio.

El aluminio, es el metal de mayor consumo después del hierro. La excelente resistencia a la corrosión de las aleaciones de aluminio es en gran parte debida a su afinidad con el oxígeno. El fenómeno del desgaste está considerado como uno de los tres problemas industriales más comunes. Asimismo, el desgaste y la corrosión como fenómenos complejos de degradación de los materiales, son responsables de distintos factores. El presente trabajo de investigación evalúa el comportamiento de aleaciones de aluminio identificando los mecanismos conjuntos de desgaste y corrosión, para un mayor entendimiento de las condiciones reales bajo las cuales se encuentran sometidos estos materiales. Fig 10. Representación esquemática del contacto entre dos superficies. Si la superficie de los sólidos no es perfectamente lisa, el contacto entre sus superficies, sólo ocurre en ciertos puntos aislados. En el área real de contacto, el esfuerzo normal aplicado es alto, y por tanto se formarán uniones o juntas. Comportamiento tribológico.
Principios de desgaste. Fig 6. Características del proceso de anodizado para distintos electrolitos.

Consiste en la oxidación anódica del aluminio, la cual se basa en la obtención de una capa de óxido sobre la superficie metálica en el seno de un electrólito, con la participación de una fuente externa de corriente.
Proceso electroquímico para hacer crecer controladamente una película de óxido de aluminio, Al2O3 , sobre el substrato de Al, sirviendo éste como ánodo en una celda electrolítica.

En general en el proceso electrolítico ocurren las siguientes reacciones:
Cátodo: 2H+ + 2e- →-> H2(g). Reacción catódica de reducción.
Ánodo: 2Al+3 + 3O-2 -> → Al2O3. Reacción anódica de oxidación.

Los electrolitos más comunes
utilizados son:
Ácido sulfúrico
Ácido oxálico
Ácido crómico
Ácido fosfórico Fig 2. Clasificación del aluminio según sus elementos aleantes, Aluminium Association. Aluminio. Marco teórico. Fig 8. Comportamiento Voltaje vs tiempo, para el proceso de anodizado de aluminio. Zona I: formación de película tipo barrera. Zona II: formación de película tipo porosa. Zona III: estado estacionario. El comportamiento del voltaje vs tiempo en el anodizado que conlleva a una capa porosa presenta tres zonas: La primera es la formación de la capa tipo barrera, en la segunda se presenta una caída de voltaje ,y una tercera zona conocida como estado estable. Reacción Catódica.
½ O2(g) + 2 e- O-2

2 H2O(l) + 2 e- 2OH- + H2(g)



La película de óxido formada sobre su superficie permite que con el tiempo su velocidad de corrosión disminuya.
Se ha demostrado que, la densidad de picaduras aumenta linealmente con el tiempo de exposición.
La resistencia a la corrosión del aluminio es, particularmente disminuida por la presencia de hierro y cobre, por sus bajas solubilidades.
El comportamiento de los elementos metálicos en contacto con el aluminio depende de la posición relativa a éste en la tabla de potenciales electroquímicos. Reacción Anódica.
Al(s) Al+3 + 3e- Fig 4. Composición nominal aluminio AA 8011. Fig 3. Composición nominal aluminio AA 6061. Aleación de aluminio AA 6061.





Aleación de aluminio AA 8011. Fig 17. Representación esquemática del procedimiento experimental.   Procedimiento experimental. Tutor académico:
Prof. Edwuin Carrasquero. Presentado por:
Samantha Rodriguez.
C.I. 20.052.682. Universidad Central de Venezuela
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de los Materiales
Seminario I Evaluación de la Resistencia a la Corrosión y Tribocorrosión de Aleaciones Comerciales de Aluminio Anodizadas. Objetivos específicos: Objetivos específicos: Alcance: Objetivo general: Introducción. Corrosión del aluminio y sus aleaciones. Anodizado de aluminio. Morfología de los recubrimientos Sellado de los recubrimientos. Tribocorrosión. Antecedentes. FIN. Gazapo, J. Gea, J. Anodizing of Aluminium Cronograma de actividades.
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