Sintetizar y caracterizar de la resistencia a la corro sión de recubrimientos cerámicos de (SiO2-TiO2- ZrO2-Bi2O3) producidos mediante la técnica sol-gel y depositados sobre las aleaciones de acero inoxidable AISI 316L y de titanio Ti6Al4V

Abstract

Esta investigación tiene como objetivo la síntesis y caracterización de recubrimientos sol - gel para la protección contra la corrosión de la aleación acero inoxidable AISI/SAE 316L y la aleación de titanio Ti6Al4V. Los soles se prepararon a partir de una mezcla de precursor orgánicos tetraetoxisilano (TEOS) al 98% tetrabutoxido de titanio (TBT) al 97%, Zirconio (IV) butoxido (TBZ) al 80% en solución 1 - butanol y nitrato de bismuto penta - h idratado Bi(NO 3 ) 3 *5H 2 O. Para la preparación se fijaron como variables de estudio diferentes relaciones molares de (Si - Ti - Zr) - Bi en la cuales se variación las relaciones molares de Ti, Zr y Bi, el precursor silano se mantuvo constante. Para la caracterizac ión de los soles se realizaron estudios de reología y de pH. Seguidamente se sintetizaron los recubrimientos mediante la técnica spin - coating y luego se les aplicó un tratamiento térmico gradual para evitar el agrietamiento durante el proceso de secado. Pa ra evaluar su resistencia a la corrosión se realizaron pruebas de polarización potenciodinámica después de 45 min y espectroscopia de impedancia electroquímica en inmersión en una solución 3,5% de NaCl + 0,5M de H 2 SO 4 . Los recubrimientos obtenidos se cara cterizaron mediante microscopia electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X, (DRX), fluorescencia de rayos X (XRF), microscopia de fuerza atómica (AFM) Los resultados confirman que a mayor presencia de nitrato de bismuto en el sol tiende a estabili zar el pH, disminuyendo el proceso de gelificación de la solución obteniendo recubrimientos que responden mejor a la resistencia a la corrosión del material bajo estudio. Además, en las imágenes de AFM se puede observar que al aumentar la cantidad de nitra to de bismuto crecen en mayor proporción la formación de óxidos de bismuto que fomentan a mejorar la resistencia a la corrosión. Finalmente, los resultados obtenidos de los ensayos de adherencia evidencian que las películas ofrecen una buena adherencia al sustrato en todas sus condiciones de estudio, excepto la configuración (10 - 40 - 50) - 5%

Abstract: This research aims at the synthesis and ch aracterization of sol-gel coatings for the corrosion protection of the AISI / SAE 316L stainless steel alloy and the titanium alloy Ti6Al4V. The soles were prepared from an organic precursor mixture Tetraethyl orthosilicate (TEOS) al 98% titanium (IV) n - bu toxide (TBT) al 99%, Zirconium (IV) butoxide (TBZ) to 80% in solution 1 - butanol and bismuth nitrate pentahydrate Bi(NO 3 ) 3 *5H 2 O. For the preparation, different molar ratios of (Si - Ti - Zr) - Bi were determined as study variables in which the molar ratios of Ti , Zr and Bi were varied, the silane precursor remained constant. For the characterization of the soles, rheology and pH studies. The coatings were then synthesized by the spin - coating technique and then a gradual heat treatment was applied to avoid crackin g during the drying process. To evaluate its corrosion resistance, potentiodynamic polarization tests were performed after 45 min and electrochemical impedance spectroscopy was immersed in a solution 3,5% NaCl + 0,5M H 2 SO 4 . The coatings obtained were char acterized by scanning electron microscopy (SEM), X - ray diffraction, (DRX), X - ray fluorescence (XRF), Atomic force microscopy (AFM). The results confirm that the higher presence of bismuth nitrate in the sun tends to stabilize the pH, reducing the gelation process of the solution obtaining coatings that respond better to the corrosion resistance of the material under study. Furthermore, in the AFM images it can be observed that increasing the amount of bismuth nitrate increases the formation of bismuth oxide s which increase the resistance to corrosion. Finally, the results obtained from the adhesion tests show that the films have a good adhesion to the substrate in all their study conditions, except for the configuration (10-40-50) -5%