Diseño y utilización de electrolitos gel para estudios electroquímicos de corrosión en superficies metálicas de geometría compleja
- Autores: Gleidys Monrrabal Márquez
- Directores de la Tesis: Asunción Bautista Arija (dir. tes.), Susana Guzman Fernández (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Fernando Pedraza Diaz (presid.), Juana Abenojar Buendía (secret.), Daniel de la Fuente García (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales por la Universidad Carlos III de Madrid
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
- Resumen
La corrosión en uno de los problemas que mayor interés suscita en ingeniería a nivel mundial, y el estudio del comportamiento a corrosión de los materiales durante su vida útil no siempre es una tarea fácil. Los dispositivos que existen comúnmente en el mercado, diseñados para evaluar el comportamiento a corrosión de los materiales emplean electrolitos líquidos, por lo que suelen generar dificultades durante el montaje experimental cuando se intenta delimitar la superficie de ensayo, ya que existe la probabilidad de crear resquicios. Estas zonas son más vulnerables a la aparición de la corrosión y pueden enmascarar los resultados del ensayo. Unido a esta posible interferencia, se encuentran algunas otras dificultades, como el estudio de superficies irregulares, uniones o ángulos poco accesibles, pues los dispositivos usados hasta el momento generalmente están diseñados para el estudio de muestras planas o mecanizables.
En la presente tesis doctoral, se ha desarrollado un electrolito de gel a base de agar y glicerol, como alternativa a los electrolitos líquidos utilizados habitualmente en los ensayos electroquímicos, para evaluar el comportamiento a corrosión de los materiales y especialmente en superficies de geometría compleja. El precedente de esta investigación es una novedosa celda portátil con gel de agar como electrolito, diseñada para estudios del patrimonio cultural. A partir de esta propuesta, fue que se decidió mejorar la adaptabilidad del electrolito mediante adiciones de plastificante.
Con el objetivo de determinar la composición óptima del electrolito gel se ha realizado una caracterización de las propiedades físicas variando las concentraciones de agar y glicerol (plastificante). Una vez determinados los porcentajes de agar y glicerol que conferían adaptabilidades óptimas al gel, se realizaron ensayos electroquímicos empleando diferentes técnicas y se compararon los resultados con los obtenidos para electrolitos líquidos con las mismas concentraciones de sal e iones despasivantes (Cl¯). Para comprender cómo el empleo de electrolitos gel podía afectar a los mecanismos mediante los cuales transcurre la pasivación y la corrosión, se estudiaron materiales con diferente comportamiento a corrosión, tales como el acero inoxidable, acero al carbono y galvanizado. El uso del electrolito gel también se validó en piezas con geometrías complejas y en diferentes aplicaciones de interés industrial. Además, se profundizó en la influencia de ciertos factores que podían afectar la resistencia a la corrosión acuosa de los materiales tales como la laminación en frío, la formación previa de óxidos a alta temperatura y la irradiación γ.
El resultado más relevante de la investigación realizada es la obtención de un electrolito gel con elevada capacidad de deformación sobre superficies metálicas de geometría compleja, con una conductividad similar a la que presentan los electrolitos líquidos tradicionales y que permite obtener resultados comparables y fiables sobre el comportamiento a corrosión de los materiales estudiados. El menor contenido de oxígeno disuelto y la menor difusividad de los cationes metálicos en el gel en comparación con el electrolito líquido parecen afectar moderadamente las reacciones catódica y anódica, disminuyendo la velocidad de corrosión, fundamentalmente en metales activos. Sin embargo, el gel permite obtener información relevante sobre el estado de actividad/pasividad de los metales. Además, el nuevo electrolito gel brinda la posibilidad de monitorizar in situ piezas y estructuras de componentes industriales en servicio.
