Síntesis, caracterización microestructural y resistencia a la corrosión de películas delgadas de BixSiyOz producidas por el método sol-gel

Abstract

Esta investigación se enfoca en la producción de recubrimientos cerámicos BixSiyOz y BixTiyOz mediante el método Sol gel, y la relación entre las propiedades microestructurales y el comportamiento ante la corrosión en el material producido cuando se aplican sobre sustratos de acero inoxidable AISI 316L. Se evalúa la respuesta anticorrosiva en una solución fisiológica simulada (SBF) y se contrastan los resultados con los obtenidos en acero sin recubrir. El desarrollo consistió en: la conformación de soles estables de BixSiyOz y BixTiyOz considerando el efecto de la concentración de los precursores, la naturaleza de los mismos y su concentración molar. La obtención de los recubrimientos variando los parámetros de depósito como: velocidad de extracción y número de capas aplicadas al sustrato. La caracterización electroquímica y estructural de las películas correlacionando los resultados con la variación de los parámetros de fabricación del recubrimiento, la variación de los parámetros de conformación del Sol y su desempeño como barrera anticorrosiva. Adicionalmente, se estudiaron las propiedades: mecánicas, estructurales, tribológicas y de biocompatibilidad de los recubrimientos. Los resultados muestran que es posible depositar las películas de los dos sistemas estudiados sobre sustratos de acero inoxidable 316L. La aplicación de recubrimientos mejora las propiedades del sustrato en cuanto a la respuesta anticorrosiva. Los análisis por difracción de rayos X evidenciaron una estructura tipo silenita. El estudio de bicompatibilidad permite establecer que los recubrimientos ofrecen las condiciones óptimas para el crecimiento celular. Y las pruebas tribológicas establecen un desgaste mecánico menor en sustratos recubiertos que sin recubrir.

Abstract. This research focuses on the production of ceramic coatings BixSiyOz and BixTiyOz by Sol gel method, and the relationship between the microstructural properties and corrosion behavior in the material produced when applied on substrates of stainless steel AISI 316L. Anticorrosive response is evaluated in a simulated physiological solution (SBF) and the results with those obtained in uncoated steel are contrasted. The development consisted of: forming stable sols BixTiyOz, BixSiyOz and considering the effect of the concentration of the precursors, the nature thereof and its molar concentration. Obtaining coatings by varying the deposition parameters as: extraction speed and number of layers applied to the substrate. The electrochemical and structural characterization of the films by correlating the results with the variation of manufacturing parameters of the coating, the variation of the parameters forming the Sol and its performance as a barrier anticorrosiva. In addtion, properties were studied: mechanical, structural, tribologycal and biocompatibility of coatings. The results show that is possible put down the films of the two systems on substrates made of 316L stainless steel. Applying coatings improve substrate properties in the anticorrosive response. Analysis by XRD showed a silenita type structure. The biocompatibility study allows to establish that the coatings offer optimal conditions for cell growth. And the tribological tests establish a mechanical wear lower in coated substrate that uncoated.