Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de título consiste en el estudio del fenómeno de corrosión en acero inoxidable AISI 316 inmerso en soluciones ácidas con cantidades variables de cloruro. La idea es comprender como afecta el cloruro a este sistema de manera de contar con una primera aproximación del comportamiento de cátodos reales utilizados en el proceso de EW de cobre. El estudio se llevó a cabo en una celda convencional de tres electrodos, siendo el electrodo de trabajo del material en estudio (acero AISI 316), el de referencia de Ag/AgCl, y el contraelectrodo de Pt. El electrodo de trabajo es de tipo rotatorio. Se realizaron barridos lineales de potencial en soluciones aireadas y desaireadas (N2) de 200 g/l de H2SO4 y cantidades de cloruro igual a 0, 50 y 100 ppm. Además se consideraron tres velocidades de agitación del electrodo rotatorio para el sistema en el caso de la solución aireada: 0, 750 y 1500 RPM. Se observó que el aumento de cloruro produjo un aumento de Ic del acero mientras que para Ip y Epic no se observaron tendencias claras. Para estudiar la estabilidad del sistema se determinó iL del O2, mediante la realización de una voltametría lineal de potencial sobre un electrodo de trabajo de Pt y aplicando posteriormente un algoritmo de supresión de ruido a los datos. La intersección entre las curvas anódicas obtenidas con la solución desaireada y las curvas de O2, indica la estabilidad del sistema. Se obtuvo que solo una curva de O2 intersecta la curva anódica en un solo punto en la zona pasiva. Este caso corresponde a la solución sin cloruro y 1500 RPM de agitación. Para los demás casos la intersección ocurre en dos puntos: uno en la zona pasiva y otro en la zona activa produciéndose así un estado de inestabilidad. Se realizó también un análisis en torno al potencial de equilibrio con tal de encontrar las expresiones cinéticas para cada curva y la velocidad de corrosión en la zona activa. Se encontró que la velocidad de corrosión en esta zona está también influenciada por la cantidad de cloruro, debido principalmente al aumento de Ic cuando aumenta el cloruro. Finalmente se midió el potencial que induce la presencia de Fe y Cu en el electrolito de manera de trabajar a los potenciales supuestamente inducidos en un electrolito industrial. Se realizó una cronoamperometría durante 30 minutos a esos potenciales para observar indicios de picaduras en el acero. Sin embargo el resultado solo mostró que la corriente tiende a cero y por lo tanto el sistema se encuentra pasivado al menos durante el tiempo de experimentación.

Las aleaciones de magnesio son materiales prometedores para su empleo en aplicaciones biomédicas debido a su biodegradabilidad, biocompatibilidad y a sus excelentes propiedades mecánicas. Sin embargo, estos materiales presentan una baja resistencia a la corrosión en medio fisiológico, lo que limita su empleo para futuras aplicaciones. El objetivo de este trabajo de Tesis fue estudiar la síntesis electroquímica y química de recubrimientos biocompatibles que incrementen la resistencia a la corrosión de la aleación de magnesio AZ91D y que posean propiedades bactericidas. En primer lugar, se realizó la anodización a bajos potenciales de la aleación de magnesio AZ91D en una solución que contenía molibdato, ya que este ion es un efectivo inhibidor de la corrosión. Las películas obtenidas se caracterizaron mediante técnicas de análisis de superficie y electroquímicas. Las películas están compuestas principalmente por óxidos e hidróxidos de magnesio y óxidos de molibdeno. La resistencia a la corrosión del sustrato en solución de Ringer aumentó significativamente con este tratamiento debido a la presencia de especies de molibdeno en la película formada. Por otra parte, se estudió la electrosíntesis de películas de polipirrol (PPy) sobre la aleación de Mg AZ91D empleando una solución electrolítica que contenía salicilato de sodio (NaSa) y pirrol (Py). Se evaluó la influencia de distintas variables intervinientes en el proceso de polimerización (concentración de NaSa, concentración de Py, pH de la solución electrolítica, potencial y tiempo de electropolimerización), tanto sobre la morfología de las películas obtenidas como sobre su performance anticorrosiva en solución de Ringer. La estructura granular típica del polímero se observó cuando la película se obtuvo de manera potenciostática empleando bajas concentraciones de NaSa. Sin embargo, cuando se realizó la electropolimerización del Py a partir de una solución que contenía altas concentraciones de NaSa, se obtuvo una película de PPy con morfología microtubular. La película de PPy con morfología globular presentó un mejor comportamiento anticorrosivo que aquella con morfología microtubular debido a que su estructura es más compacta. Con el objetivo de incrementar la resistencia a la corrosión de esta aleación recubierta con PPy se sintetizaron bicapas. Se generó una película anodizada como capa interna y sobre ésta se electrosintetizó un recubrimiento de PPy de morfología microtubular. Asimismo, sobre la misma película interna se electrosintetizó otro recubrimiento de PPy pero de morfología globular. Posteriormente, las bicapas obtenidas fueron modificadas mediante la incorporación de especies de plata. Estos recubrimientos dobles modificados con especies de Ag presentaron actividad antibacteriana frente a la bacteria Gram negativa Escherichia Coli. Al evaluar la estabilidad de ambas bicapas modificadas con Ag en solución de Ringer, los resultaron indicaron que la bicapa con morfología microtubular es más estable para tiempos prolongados de inmersión. Por último, se generó una película de quitosano sobre la aleación AZ91D previamente anodizada a bajos potenciales en una solución que contenía molibdato. La bicapa disminuyó la velocidad de corrosión del sustrato en solución de Ringer. Además, este recubrimiento doble se modificó incorporando especies de Ag en condiciones alcalinas. La bicapa modificada presentó también actividad antibacteriana frente a la bacteria E. Coli. / Magnesium alloys are promising materials to be used in biomedical applications due to their biodegradability, biocompatibility and their excellent mechanical properties. However, these materials have a low resistance to corrosion in physiological environment, which limits their use for future applications. The aim of this thesis was to study the electrochemical and chemical synthesis of biocompatible coatings that increase both the corrosion resistance of the magnesium alloy AZ91D and have antibacterial properties. Firstly, the alloy was anodized at low potentials in a solution containing molybdate, since this ion is an effective inhibitor of corrosion. The obtained films were characterized by surface analysis and electrochemical techniques. The films were mainly composed of magnesium oxides and hydroxides, and molybdenum oxides. The corrosion resistance of the substrate in Ringer solution increased significantly after the treatment due to the presence of molybdenum species in the formed film. On the other hand, the electrosynthesis of polypyrrole (PPy) films on the AZ91D Mg alloy in an electrolytic solution containing sodium salicylate (NaSa) and pyrrole (Py) was studied. The influence of different intervening variables in the polymerization process (NaSa concentration, Py concentration, pH of the electrolytic solution, potential and time of electropolymerization) on both morphology and anticorrosive properties of the obtained films was evaluated. The typical granular structure of the polymer was observed when the film was obtained under potentiostatic conditions using low concentrations of NaSa. However, when the electropolymerization of Py was carried out in a solution containing high concentrations of NaSa, a PPy film with a microtubular morphology was obtained. The PPy film with globular morphology showed a better anticorrosive behavior due to its more compact structure. In order to improve the corrosion resistance of the AZ91D alloy coated with PPy, a bilayer was synthesized. The inner layer was formed by anodization on the substrate and on this layer, a PPy coating with a microtubular morphology was deposited. Additionally, a coating of PPy with a globular morphology was electrosynthesized on the internal film. Subsequently, the obtained bilayers were modified by the incorporation of silver species. The double coatings modified with Ag species showed antibacterial activity against the Gram negative bacteria Escherichia Coli. The stability of both bilayers modified with Ag in Ringer solution was evaluated and the results indicated that the bilayer with microtubular morphology is more stable for long immersion times. Finally, a chitosan film was generated on a previously anodized AZ91D in a solution containing molybdate. The bilayer decreased the corrosion rate of the substrate in Ringer solution. In addition, this double coating was modified incorporating Ag species in alkaline conditions. The modified bilayer also exhibited antibacterial activity against E. Coli bacteria.

En este trabajo de Tesis se estudió la electrosíntesis de distintos recubrimientos utilizando Nitinol (NiTi) como sustrato. Se electroformaron películas de polipirrol (PPy) a partir de diferentes soluciones electrolíticas. La superficie de la aleación se modificó también mediante la técnica de anodizado. Para caracterizar los distintos recubrimientos, se utilizaron técnicas electroquímicas y de superficie, con el objetivo principal de determinar las propiedades anticorrosivas. Se emplearon soluciones electrolíticas que contenían diferentes inhibidores de la corrosión, tales como molibdato, nitrato y citrato para realizar la electrosíntesis de PPy. Se determinó que la presencia de iones molibdato en la matriz polimérica confiere al sustrato una mayor resistencia a la corrosión. El polímero formado potenciostaticamente en una solución de pH 12 que contiene nitrato y molibdato es el más eficaz en términos de adhesión y protección contra la corrosión. La electrosíntesis de PPy también pudo realizarse a partir de soluciones de sulfosuccinato. El polímero fue formado potenciostaticamente en soluciones de pH 1 y 7. Las películas obtenidas fueron muy adherentes y presentaron una conductividad eléctrica aceptable. Si bien ambos recubrimientos mejoraron la protección del sustrato, las películas formadas en la solución de menor pH ofrecieron los mejores resultados. También se realizó la electrosíntesis de películas de PPy sobre NiTi a partir de soluciones de salicilato de sodio (NaSa) de diferentes viii concentraciones. El empleo de una alta concentración de NaSa condujo a la formación de microtubos rectangulares huecos de PPy, con buenas propiedades anticorrosivas. Se estudió la inmovilización de especies de plata y de cobre en el polímero con morfología microtubular. En el caso de la plata, el depósito se realizó en condiciones de circuito abierto y la cantidad de especies incorporadas dependió del grado de oxidación del polímero. Los depósitos de cobre se obtuvieron potenciostaticamente. Finalmente, se evaluó la actividad antibacterial de los recubrimientos ante las bacterias Gram positivas Staphylococcus aureus y Staphylococcus epidermidis. Ambas cepas resultaron sensibles a los recubrimientos modificados con plata mientras que no se obtuvieron resultados positivos para los recubrimientos modificados con cobre. Se inmovilizaron también especies de galio, zinc y cobalto en los microtubos de PPy electrosintetizados sobre NiTi. En este caso, la actividad antibacteriana de los recubrimientos se evaluó frente a Escherichia coli. Los mejores resultados se obtuvieron con las películas que contenían galio. Estas películas también otorgaron una buena protección anticorrosiva al sustrato. Por otra parte, y con el fin de mejorar la resistencia a la corrosión del NiTi, se realizó un proceso de anodizado tanto bajo control potenciostático como galvanostático en soluciones ácidas y alcalinas de molibdato. El proceso de anodizado redujo considerablemente el contenido de Ni y aumentó el de Ti en el óxido superficial. Este enriquecimiento de titanio en la superficie está asociado con el incremento de la resistencia a la corrosión. El óxido formado presentó una superficie lisa, sin grietas o poros. Se obtuvieron resultados similares al anodizar el NiTi en presencia de bis(2-etilhexil) sulfosuccinato de sodio. En este caso, el óxido formado consistió en TiO2, no detectándose Ni en su superficie. / In this Thesis work, the electrosynthesis of different coatings on NiTi as a substrate was studied. Polypyrrole (PPy) films were electrosynthesized using different electrolytes. In addition, the surface of the alloy was modified by means of the anodization technique. To characterize the coatings, different electrochemical and surface techniques were used, with the main objective of determining the anticorrosive properties. The electrosynthesis of PPy films from solutions containing corrosion inhibitors such as molybdate, and citrate was performed. The presence of molybdate ions in the polymer matrix conferred a greater resistance to corrosion. The polymer formed potentiostatically in a pH 12 solution, containing nitrate and molybdate was the most efficient in terms of adhesion and corrosion protection. Electrosynthesis of PPy was also possible using solutions of sulfosuccinate. The PPy was formed potentiostatically in solutions of pH 1 and 7. The films were very adherent and had an acceptable electrical conductivity. While both coatings improved substrate protection, the films formed at a lower pH ((in a pH 1 solution)) offered better results. The electrosynthesis of PPy films onto NiTi from sodium salicylate (NaSa) solutions of different concentrations was also performed. A high NaSa concentration leads to the formation of hollow rectangular microtubes, with good corrosion protection properties. The immobilization of silver and copper species on PPy rectangular microtubes was studied. In the case of silver, the deposition was performed at open circuit conditions and the amount of incorporated species depended on the oxidation degree of the polymer. Copper deposition was performed potentiostatically. Finally, the antibacterial activity of the coatings against the Gram-positive bacteria Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis was evaluated. Both strains resulted sensitive to the coatings modified with silver while no positive results were obtained in the case of copper. Gallium, zinc and cobalt species were also immobilized in PPy microtubes electrosynthesized on NiTi. In this case, the antibacterial activity of the coatings was evaluated against Escherichia coli. The best results were obtained for the coatings containing gallium species. This film also exhibited a good corrosion protection performance. In order to improve NiTi corrosion resistance, protective films were formed on its surface by means of anodization under potentiostatic or galvanostatic control in the presence of molybdate, in alkaline and acidic solutions. The anodization process reduced considerably the Ni content and increased the amount of Ti in the oxide film. This titanium enrichment on the outermost surface is associated with the enhanced anticorrosion performance. The oxide grown presented a smooth surface, without cracks or pores. Similar results were obtained when NiTi was anodized in the presence of sodium bis 2-ethylhexyl sulfosuccinate. In this case, the oxide formed consists of TiO2, while no Ni was found in the outermost surface.

La presente investigación tiene como objetivo comprobar la factibilidad de uso de una varilla material de aporte, de geometría tubular, en el proceso de soldadura de un acero inoxidable AISI 316L mediante soldadura GTAW. Se elimina de esta manera la necesidad de uso de gas de protección en algunas de las etapas del proceso generando asi un ahorro considerable en la utilización de gas de protección. Para lograr tal cometido, se ha efectuado ensayos electroquímicos para comparar la resistencia a la corrosión de uniones soldadas con material de aporte convencional y el propuesto en esta investigación. Todas las muestras fueron sometidas a ensayos de obtención de potencial de corrosión en circuito abierto y a ensayos potenciodinámicos. Se hallaron así valores como intensidad de corrosión y velocidad de penetración de corrosión. En base a los resultados obtenidos se ha podido caracterizar cualitativamente las propiedades de la capa pasiva del material. Además de los ensayos electroquímicos, se ha realizado también ensayos de metalografía para poder caracterizar la microestructura de las muestras. Los resultados indican que no existe una pérdida de propiedades anticorrosivas de la unión soldada empleando el material de aporte tubular, todas las microestructuras observadas son adecuadas y los valores obtenidos de velocidad de corrosión e intensidad de corrosión son aceptables, tomando como referencia el metal base AISI 316L cuyos valores de Intensidad de corrosión y velocidad de penetración de corrosión son respectivamente 3,985 mg/cm2*y y 5,006 um/y (obtenidos en la presente investigación) comparados contra los valores del cordón de soldadura del aporte TG-X 316L 1,881 mg/cm2*y y 2,363 um/y y los valores del material de aporte convencional ExsaTIG2010Mo 2,075 mg/cm2*y y 2,606 um/y, se observa que los valores del material de aporte tubular son tan buenos como los obtenidos para las soldaduras realizadas con material de aporte convencional. Se concluye que es factible la utilización de este material de aporte, particularmente, su mejor utilidad está enfocada en la soldadura de tuberías y tanques, generando así un ahorro considerable en la utilización de gas de protección. / Tesis

En el presente trabajo se estudia la capacidad de protección que puede ofrecer el tanato de zinc, un nuevo pigmento anticorrosivo obtenido a partir del polvo de tara (Caesalpinia Spinosa) y óxido de zinc, sobre el acero galvanizado nuevo y envejecido, es decir, con productos de corrosión del zinc y acero sobre su superficie. El nuevo pigmento pretende reemplazar a los pigmentos convencionales, los cuales son considerados tóxicos. La hipótesis planteada se basa, en que la interacción del tanato metálico con el zinc de la superficie galvanizada, el acero del galvanizado envejecido y sus productos de corrosión podría inhibir una mayor corrosión debido a la formación de tanatos de zinc y hierro insolubles sobre la superficie. Para tal fin, se evaluó el comportamiento anticorrosivo de imprimantes epóxicos (con y sin promotor de adherencia) y wash primers, formuladas con tanatos de zinc, comparándolos con formulaciones que contienen pigmentos convencionales como el cromato de zinc y fosfato de zinc. Tales recubrimientos fueron aplicados sobre acero galvanizado nuevo y envejecido, en condiciones naturales y mediante ensayos acelerados. Los sistemas dúplex (combinación de un recubrimiento de zinc y pintura) fueron evaluados en ensayos de corrosión acelerada en cámara de dióxido de azufre y niebla salina, en donde se evaluó el grado de ampollamiento y oxidación. Asimismo, se realizaron ensayos electroquímicos de probetas de acero galvanizado, nuevo y envejecido, sumergidas en suspensiones salinas de los pigmentos estudiados. Los resultados han demostrado que los tanatos de zinc pueden tener un comportamiento equivalente al fosfato de zinc comercial, cuando es aplicado sobre acero galvanizado nuevo y, dicho comportamiento, mejora cuando se trata de superficies galvanizadas envejecidas, situación que es la más difícil de afrontar en condiciones de servicio. / Tesis

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Los altos costos que conllevan la corrosión y las estrategias preventivas para lograr durabilidad de materias primas, equipos y construcciones, siempre han sido objeto de gran preocupación para la industria. En la actualidad, aproximadamente el 85% de las superficies metálicas expuestas a diversos medios corrosivos están protegidos con pinturas. En este sentido, la industria de pinturas y recubrimientos ha implementado el uso de pigmentos anticorrosivos en un sistema de pintura como una alternativa práctica y segura para evitar la corrosión. Por lo tanto, los pigmentos se han convertido en componentes básicos de la formulación de pinturas y recubrimientos. Durante muchos años, pigmentos a base de cromo hexavalente o compuestos de plomo se han utilizado como agregados anticorrosivos en la formulación de imprimantes alquídicos y epóxicos. Estos poseen excelentes propiedades inhibidoras; sin embargo, su valor comercial está restringido por su alta toxicidad. El fosfato de zinc ha sido propuesto como un pigmento con un comportamiento anticorrosivo equivalente; no obstante, su uso plantea cierta preocupación medioambiental, porque este compuesto causa la eutrofización de reservas de agua dulce. Como consecuencia, regulaciones del gobierno han obligado a la industria de pinturas y recubrimientos a desarrollar nuevos pigmentos alternativos, no tóxicos y ambientalmente amigables, con las mismas propiedades que los convencionales. En este contexto, los tanatos metálicos, sistemas que contienen taninos, se presentan como una alternativa interesante, al ser menos tóxicos, económicos, disminuyendo el impacto ambiental y aumentando la vida útil estimada de una capa protectora. En el presente trabajo, se presenta la síntesis un inhibidor de la corrosión elaborado a partir de tanino de Tara y óxido de zinc comercial, ambos materias primas de nuestro país. Se han reportado diferentes métodos para la síntesis de tanato de zinc a partir de un extracto acuoso obtenido de una fuente rica en taninos, pero aún no han sido reportados estudios similares utilizando tanatos metálicos provenientes de taninos hidrolizables, como los contenidos en la planta de la Tara. No obstante, existen estudios sobre aplicaciones de taninos derivados de la Tara, pero sólo en el campo de las pinturas antiincrustantes y convertidores de herrumbre. Se utilizaron curvas de precipitación, y las técnicas de espectroscopia por FT-IR y SEMEDS para optimizar la síntesis del tanato de zinc. Se analizó satisfactoriamente el efecto de diferentes temperaturas y el pH en dicho proceso. Asimismo, se caracterizó la composición química y propiedades físico-químicas y electroquímicas del tanato de zinc. Se validaron formulaciones de pinturas que contenían en su composición al pigmento en estudio, mediante ensayos de corrosión acelerada. Los resultados fueron comparados con el comportamiento de pinturas preparadas con otros pigmentos anticorrosivos. Todas las pruebas realizadas mostraron que el tanato de zinc, preparado con óxido de zinc y polvo de Tara, cumple con los requerimientos de un pigmento anticorrosivo. Además, se demostró que la capacidad inhibidora de la corrosión del tanato de zinc es equivalente a la mostrada por pigmentos convencionales de uso comercial, tales como el fosfato de zinc y el cromato de zinc; ampliamente utilizados por su alta eficiencia inhibitoria / Tesis

El presente trabajo, titulado “FORMULACIÓN Y EVALUACIÓN DE INHIBIDORES DE CORROSIÓN EN PINTURAS”, tiene como finalidad evaluar y comparar la protección de imprimantes epóxicos pigmentados con diferentes inhibidores de corrosión, disponibles en el mercado, mediante ensayos de campo y laboratorio. Asimismo, es estudiado por primera vez el comportamiento inhibidor que puede ofrecer el tanato de hierro cuando es utilizado como pigmento anticorrosivo en una formulación epóxica (imprimante) y evaluado en ensayos de campo en 02 localidades peruanas (Lima y Chimbote). La presente investigación busca aportar en el conocimiento práctico acerca del uso y aplicaciones de pigmentos inhibidores de la corrosión estudiados en formulaciones epóxicas reales bajo condiciones similares a las de servicio en ensayos de exposición natural y ensayos de corrosión acelerada. La evaluación general de los resultados de los ensayos de corrosión acelerada y exposición natural nos permiten concluir que tenemos alternativas viables a los pigmentos actualmente utilizados. / The present work, entitled "FORMULATION AND EVALUATION OF CORROSION INHIBITORS IN PAINTS", aims to evaluate and compare the protection of pigmented epoxy primers with different corrosion inhibitors, available in the market, through field and laboratory tests. Likewise, the inhibitory behavior that iron tannate can offer when used as an anticorrosive pigment in an epoxy formulation (primer) and evaluated in field trials in 02 Peruvian locations (Lima and Chimbote) is studied for the first time. The present research seeks to contribute to the practical knowledge about the use and applications of corrosion inhibitor pigments studied in real epoxy formulations under conditions similar to those of service in natural exposure tests and accelerated corrosion tests. The general evaluation of the results of accelerated corrosion and natural exposure tests allow us to conclude that we have feasible alternatives to the pigments currently used. / Tesis

[ES] En los últimos años, se han desarrollado numerosos tipos de recubrimientos superficiales frente a la corrosión basados especialmente en aleaciones de cinc-aluminio-magnesio (conocidas como aleaciones "ZM"), como alternativas a los recubrimientos tradicionales basados en cinc (conocidos como "Z"), con el fin de mejorar sus características técnicas y reducir su coste. Los fabricantes de estos nuevos tratamientos reivindican una mayor resistencia a la corrosión, basándose en ensayos de corrosión acelerada y ensayos de campo, estos últimos de muy pocos años de duración. La presente tesis, tiene como principal objetivo la estructuración y análisis de toda la información existente en el actual estado de la técnica, y en particular, el estudio de los ensayos de campo existentes para corroborar su resistencia a la corrosión en distintos tipos de ambientes y a partir de ello, proponer un modelo matemático que facilite su cálculo a largo plazo. Se presenta una revisión del estado de la técnica de recubrimientos metálicos basados en aleaciones ZM, que cubre su evolución en el tiempo, las diferentes calidades y designaciones existentes en el mercado, su estructura y composición, normas internacionales que los regulan y una detallada investigación sobre ensayos de campo en localizaciones de todo el mundo, habiéndose encontrado ensayos de una duración máxima de 6 años. A partir del análisis de estos ensayos de campo, se propone una Metodología para verificar el rendimiento y la evolución de la función corrosión-tiempo, en los diferentes ambientes de exposición, categorizados a través de la norma internacional ISO 9223 (ISO, 2012), que los denomina "categorías de corrosividad", y que abarcan desde C1 (muy bajo) hasta CX (extremo). Este análisis ha clasificado todos los resultados de los ensayos por material, categoría de corrosividad y evolución a lo largo del tiempo. De esta forma, cada categoría de corrosividad ha sido investigada en profundidad, mediante un análisis estadístico, poniendo especial énfasis en la corrosión anual, medida como pérdida de masa (µm / año), la función corrosión-tiempo y su ajuste a un determinado comportamiento. Se han analizado asimismo los recubrimientos Z con el fin de poder comparar ambas alternativas y corroborar la hipótesis de partida, cuyo supuesto principal es la mayor resistencia a la corrosión de las aleaciones ZM frente a los recubrimientos Z. Este análisis ha sido el punto de entrada, para establecer un modelo matemático que determine el rendimiento de la corrosión a largo plazo, con el fin de proporcionar a los profesionales de proyectos en la ingeniería, una herramienta que permita estimar la resistencia a la corrosión y la optimización del coste de una instalación cuando se utilizan diferentes tipos de materiales. El compendio de todo este análisis se ha reflejado en el apartado de Resultados y comentarios. La referida metodología, se ha aplicado a un caso de estudio para mostrar cómo seleccionar la calidad del recubrimiento y su espesor óptimo, así como un cálculo de costes, con el objetivo de garantizar los requisitos de un determinado proyecto, en términos de resistencia a la corrosión y coste. Las conclusiones finales ponen de manifiesto que existen algunas ventajas de las aleaciones ZM frente a recubrimientos Z, principalmente en lo que respecta a la resistencia a la corrosión, al haber encontrado relaciones que pueden duplicar y triplicar su rendimiento, en los períodos para los que hay datos disponibles. Del mismo modo, se han encontrado algunas desventajas, que deben investigarse más a fondo en futuros trabajos de investigación, para dar continuidad a esta tesis. Por ejemplo, la limitación de estos recubrimientos para lograr grandes espesores, la limitada duración de los ensayos de campo, el rendimiento en partes específicas de los componentes (cortes, embuticiones, doblados, soldaduras...), etc. / [CA] En els últims anys, s'han desenvolupat nombrosos tipus de recobriments superficials enfront de la corrosió basats especialment en aliatges de zinc-alumini-magnesi (conegudes com a aliatges "ZM"), com a alternatives als recobriments tradicionals basats en zinc (coneguts com a "Z"), amb la finalitat de millorar les seues característiques tècniques i reduir el seu cost. Els fabricants d'aquests nous tractaments reivindiquen una major resistència a la corrosió, basant-se en assajos de corrosió accelerada i assajos de camp, aquests últims de molt pocs anys de duració. La present tesi, té com a principal objectiu l'estructuració i anàlisi de tota la informació existent en l'actual estat de la tècnica, i en particular, l'estudi dels assajos de camp existents per a corroborar la seua resistència a la corrosió en diferents tipus d'ambients i a partir d'això, proposar un model matemàtic que facilite el seu càlcul a llarg termini. Es presenta una revisió de l'estat de la tècnica de recobriments metàl·lics basats en aliatges ZM, que cobreix la seua evolució en el temps, les diferents qualitats i designacions existents en el mercat, la seua estructura i composició, normes internacionals que els regulen i una detallada investigació sobre assajos de camp en localitzacions de tot el món, havent-se trobat assajos d'una duració màxima de 6 anys. A partir de l'anàlisi d'aquests assajos de camp, es proposa una metodologia per a verificar el rendiment i l'evolució de la funció corrosió-temps, en els diferents ambients d'exposició, categoritzats a través de la norma internacional ISO 9223 (ISO, 2012), que els denomina "categories de corrosivitat", i que abasten des de C1 (molt baix) fins a CX (extrem). Aquesta anàlisi ha classificat tots els resultats dels assajos per material, categoria de corrosivitat i evolució al llarg del temps. D'aquesta manera, cada categoria de corrosivitat ha sigut investigada en profunditat, mitjançant una anàlisi estadística, posant especial èmfasi en la corrosió anual, mesura com a pèrdua de massa (µm / any), la funció corrosió-temps i el seu ajust a un determinat comportament. S'han analitzat així mateix els recobriments Z amb la finalitat de poder comparar totes dues alternatives i corroborar la hipòtesi de partida, el supòsit principal de la qual és la major resistència a la corrosió dels aliatges ZM enfront dels recobriments Z. Aquesta anàlisi ha sigut el punt d'entrada, per a establir un model matemàtic que determine el rendiment de la corrosió a llarg termini, amb la finalitat de proporcionar als professionals de projectes en l'enginyeria, una eina que permeta estimar la resistència a la corrosió i l'optimització del cost d'una instal·lació quan s'utilitzen diferents tipus de materials. El compendi de tota aquesta anàlisi s'ha reflectit en l'apartat de Resultats i comentaris. La referida metodologia, s'ha aplicat a un cas d'estudi per a mostrar com seleccionar la qualitat del recobriment i la seua grossària òptima, així com un càlcul de costos, amb l'objectiu de garantir els requisits d'un determinat projecte, en termes de resistència a la corrosió i cost. Les conclusions finals posen de manifest que existeixen alguns avantatges dels aliatges ZM enfront de recobriments Z, principalment pel que fa a la resistència a la corrosió, en haver trobat relacions que poden duplicar i triplicar el seu rendiment, en els períodes per als quals hi ha dades disponibles. De la mateixa manera, s'han trobat alguns desavantatges, que han d'investigar-se més a fons en futurs treballs de recerca, per a donar continuïtat a aquesta tesi. Per exemple, la limitació d'aquests recobriments per a aconseguir grans grossàries, la limitada duració dels assajos de camp, el rendiment en parts específiques dels components (talls, embuticions, doblegats, soldadures...), etc. / [EN] In recent years, numerous types of surface corrosion coatings, based especially on zinc-aluminium-magnesium alloys (known as "ZM" alloys), have been developed as alternatives to traditional zinc-based coatings (known as "Z"), to improve its technical characteristics and reduce its cost. The manufacturers of these new treatments claim greater resistance to corrosion, based on accelerated corrosion tests and field tests, the latter lasting only a few years. The main objective of this thesis is the structuring and analysis of all the existing information in the current state of the art, and in particular, the study of the existing field tests to corroborate their resistance to corrosion in different types of environments and based on this, propose a mathematical model that facilitates its long-term calculation. A review of the state of the art of metal coatings based on ZM alloys is presented, which covers their evolution over time, the different qualities and designations existing in the market, their structure and composition, international standards that regulate them and a detailed research on field tests in different locations around the world, having found tests of a maximum duration of 6 years. From the analysis of these field tests, a methodology is proposed to verify the performance and evolution of the corrosion-time function in the different exposure environments, categorized through the international standard ISO 9223 (ISO, 2012), which calls them "corrosivity classes", and which range is from C1 (very low) to CX (extreme). This analysis has classified all the test results by material, corrosivity class and evolution over time. In this way, each corrosivity class has been investigated in depth, through statistical analysis, with special emphasis on annual corrosion, measured as mass loss (µm / year), the corrosion-time function and its adjustment to a certain behaviour. The Z coatings have also been analysed to be able to compare both alternatives and corroborate the main hypothesis, whose main assumption is the greater resistance to corrosion of ZM alloys compared to Z coatings. This analysis has been the entry point to establish a mathematical model that determines the long-term corrosion performance, to provide project engineering professionals, with a tool to estimate the corrosion resistance and optimize the cost of an installation when different types of materials are used. The summary of all this analysis has been reflected in the Results and discussion section. The referred methodology has been applied to a case study to show how to select the quality of the coating and its optimal thickness, as well as a cost calculation, in order to guarantee the requirements of a specific project, in terms of resistance to corrosion and cost. The final conclusions show that there are some advantages of ZM alloys over Z coatings, mainly with regard to corrosion resistance, having found relationships that can double and triple their performance, in the periods for which there are data available. In the same way, some disadvantages have been found, which must be investigated further in future research works, to give continuity to this thesis. For example, the limitation of these coatings to achieve large thicknesses, the limited duration of field tests, the performance of specific parts of the components (cuts, embossments, bends, welds ...), etc. / Chenoll Mora, E. (2021). Analysis of metallic coatings based in zinc-aluminium-magnesium alloys, in terms of performance and long-term corrosion. Case study: Electrical cable trays selection in project design [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/167418

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / En este trabajo de tesis se presenta un estudio de fenómenos cinéticos que tienen lugar durante el proceso de corrosión temprana de acero al carbono AISI 1020 en soluciones (neutras) cloradas y su dependencia con la rugosidad. La cinética de corrosión se determinó mediante el análisis de curvas corriente/potencial obtenidas por barrido lineal de potencial a una velocidad de 1 mV s−1 aplicado a un electrodo rotatorio de acero al carbono en una solución acuosa de NaCl con concentración en el rango de 0,01 a 0,1 M. Los resultados muestran que la presencia de oxígeno aumentó la corriente de corrosión (i_corr) y desplazó el potencial de corrosión (E_corr) a potenciales más positivos, el incremento de la velocidad de rotación del electrodo aumentó la i_corr y la corriente límite para la reducción de oxígeno, y el aumento de la rugosidad desplazó el E_corr a potenciales más negativos y aumentó la i_corr. Un estudio morfológico asociado a los procesos iniciales de la corrosión de acero al carbono AISI 1020 en solución 0,02 M de NaCl y pH neutro (~6,85) consistió en el registro de una serie temporal de microfotografías in-situ durante la aplicación, sobre el electrodo de trabajo, de transientes potenciostáticos de densidad de corriente resultante de un pulso escalón de potencial anódico desde un potencial de reposo hasta 0 V vs. EHE. El análisis de los resultados obtenidos demostró que la densidad de corriente asociada a la disolución anódica del electrodo de acero al carbono AISI 1020 se puede separar en dos componentes: uno correspondiente al proceso de nucleación y crecimiento de corrosión por picaduras (i_p ) y otro relacionado con el proceso de nucleación y crecimiento de un producto de corrosión insoluble (i_ox ), que en este caso correspondería a un hidróxido de hierro hidratado (Fe(OH)2 xH2O). A partir de los resultados experimentales se propuso un modelo matemático, basado en la teoría de electronucleación y crecimiento de metales sobre un sustrato, para caracterizar de forma independiente la densidad de corriente transiente asociada a cada uno de los procesos de corrosión identificados y su dependencia con la rugosidad. Así, la superficie menos rugosa presentó una mayor tendencia a la formación de picaduras mientras que una superficie con mayor rugosidad presentó una corrosión influenciada principalmente por la formación de parches de (Fe(OH)2 xH2O) en la superficie. Finalmente, un modelo mecanístico se propuso para ilustrar la corrosión observada sobre el acero.