Revista ION

Evaluación de la resistencia a corrosión sobre tensión y fragilización por hidrógeno de soldaduras circunferenciales de aceros API 5L X80 fabricados en Brasil

Este estudio evalúa la susceptibilidad a corrosión sobre tensión (SSCC) y la fragilización por hidrógeno (HE), de soldaduras circunferenciales de acero API 5L-X80 producidos en Brasil. Ensayos de tracción con baja velocidad de deformación (SSRT) y ensayos de permeación de hidrógeno se realizaron a temperatura ambiente, en soluciones de tiosulfato de sodio, para simular diferentes ambientes ácidos. La susceptibilidad a la HE y potencialmente a SSCC se manifestó por la reducción de la ductilidad en los ensayos SSRT y el aumento en los valores de corriente de permeación de hidrógeno, para casi todas las uniones soldadas ensayadas. Se observó mayor susceptibilidad en las soluciones más ácidas (pH = 3,4), mientras que para las soluciones de ensayo menos ácidas (pH = 4,4) se observó poca pérdida de ductilidad y la corriente de permeación de hidrógeno se mantuvo en valores cercanos a cero, lo que indica poca o ninguna penetración de hidrógeno a través del metal para los tiempos de ensayo utilizados. Este comportamiento fue atribuido a la disolución anódica del Fe junto con la fragilización por hidrógeno. Se observó que el pH de la solución tiene mayor influencia que la concentración de H2S, en la susceptibilidad a SSCC y HE.

This study evaluates the susceptibility to sulphide stress corrosion cracking (SSCC) and hydrogen embrittlement (HE) of API 5L-X80 girth welds steel produced in Brazil. Tensile and low strain rate tests (SSRT) and hydrogen permeation tests were performed at room temperature in solutions of sodium thiosulfate, to simulate different acidic environments. The susceptibility to HE and potentially SSCC is manifested by the reduction in ductility in the SSRT tests and increased the values of hydrogen permeation current for almost all welds tested. Increased susceptibility was observed in more acidic solutions (pH = 3.4), while for the test solutions less acidic (pH = 4.4) was observed little loss of ductility and hydrogen permeation current was maintained at values close to zero, indicating little or no penetration of hydrogen through the metal for test times used. This behavior was attributed to the anodic dissolution of Fe with hydrogen embrittlement. It was observed that the pH of the solution has a greater influence than the concentration of H2S in the susceptibility to SSCC and HE.

Caracterización electroquímica de esponjas metálicas de aluminio A-356 fabricadas a partir de infiltración de preformas solubles

En este trabajo se evaluó el comportamiento electroquímico de esponjas metálicas de aluminio mediante técnicas electroquímicas como curvas de polarización y espectroscopia de impedancia electroquímica. Se realizaron ensayos en soluciones de NaCl de diferente concentración y bajo condiciones hidrodinámicas. Las curvas de polarización muestran que el proceso global es controlado por la reacción catódica, donde se nota una clara dependencia del transporte de oxígeno sobre la superficie del metal. Además se nota que, a bajas velocidades de rotación el comportamiento catódico de las esponjas es similar al de un electrodo macizo, siguiendo una relación lineal entre la corriente y la raíz cuadrada de la velocidad de rotación. A altas velocidades de rotación la corriente límite catódica es mucho mayor que para un electrodo macizo, y la relación de la corriente límite con la raíz de la velocidad de rotación tiene un comportamiento sigmoidal. Las curvas de impedancia electroquímica muestran un comportamiento lineal a muy altas frecuencias, seguido de un arco capacitivo a frecuencias intermedias, este comportamiento es relacionado con procesos de transferencia de carga en un electrodo poroso. Adicionalmente los diagramas de impedancia muestran un arco inductivo a bajas frecuencias relacionado con procesos de disolución del metal.

This study evaluates the electrochemical behavior of aluminum metal foams using electrochemical techniques such as polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy. Tests were performed in solutions of NaCl under hydrodynamic conditions. The polarization curves show that the overall process is controlled by the cathodic branch, where there is a clear dependence on transport of oxygen to the surface of metal. Furthermore, at low rotation rates the cathodic behavior of the metal foams is similar to a solid electrode, following a linear relationship between the current and the square root of the rotation rate. At high speeds it was found that the cathodic limiting current is much greater than for a solid electrode, and the relationship of the current limit with the square root of the rotation rate has a sigmoidal behavior. Electrochemical impedance curves show a linear behavior at very high frequencies followed by a capacitive loop at intermediate frequencies, this behavior is related to the charge transfer processes in a porous electrode. Additionally impedance diagrams show an inductive loop at low frequencies related to metal dissolution process.

Propiedades fisicoquímicas y mecánicas de películas obtenidas a partir de almidón nativo y oxidado de arracacha

Almidón nativo (AN) de arracacha (Arracacia xanthorrhiza Bancroft) se oxidó (AO) para elaborar películas biodegradables, modificando la concentración de glicerol (Formulación A, B, C, D, E), con el fin de determinar el efecto del tipo de almidón y la concentración del plastificante sobre las propiedades fisicoquímicas y mecánicas de las películas. Los almidones se caracterizaron por espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), microscopia electrónica de barrido (MEB), difracción de rayos X (DRX) y técnicas volumétricas. Las películas elaboradas con AN presentaron más transparencia que las obtenidas con AO a iguales proporciones del plastificante. Las películas de AN presentaron menor solubilidad en agua y mayor estabilidad en medios ácido y alcalino, que las obtenidas con AO. El efecto del medio alcalino fue mayor que el del medio ácido para los dos tipos de películas en todos los tratamientos. En cuanto a las propiedades mecánicas, se observó que el tipo de almidón y la cantidad de plastificante utilizado en la formulación para la obtención de las películas tienen efecto significativo (p<0,01), en la resistencia a la tensión (RT) y porcentaje de elongación (%E). Al usar AN para la obtención de películas se presenta mayor valor en la RT y en promedio ésta es mayor cuando se utiliza la formulación A. Al usar AN en la obtención de películas se presenta en promedio mayor %E y este es mayor cuando se usa la formulación C. No existe interacción entre los dos factores estudiados que afecte significativamente las propiedades mecánicas de las películas obtenidas.

Arracacha (Arracacia xanthorrhiza Bancroft) native starch (NS) was oxidized (OS) to develop biodegradable films by changing the concentration of glycerol (Formulation A, B, C, D, E), in order to determine the effect of starch type and concentration of plasticizer on the physicochemical and mechanical properties of the films. The starches were characterized by fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and volumetric techniques. The films made with NS presented more transparency than those obtained from OS equal proportions of the plasticizer. NS films had lower water solubility and stability in acid and alkaline conditions, than those obtained with OS. The effect of alkaline conditions was higher than the acidic conditions for the two types of films in all treatments. Regarding to mechanical properties, it was observed that the type of starch and the amount of plasticizer used in the formulation to obtain the films have significant effect (p <0.01) on tensile strength (TS) and percentage of elongation (%E). When using NS for the production of films, there is a higher value in RT and on average it is higher when using the formulation. By using NS obtaining films were presented on average higher %E and it is higher when using the formulation C. Among the two factors that affect the mechanical properties of the films obtained, there was not interaction.

Análisis de propiedades y degradación de la aleación Fe- 3,31 Mn - 21,2 Al - 5,6 Cr - 0,7 C- 0,2 Ti

Actualmente se utilizan aleaciones de acero austenítico AISI 316LVM como biomaterial, ya que dados procesos especiales en su fabricación, se han demostrado buenas propiedades mecánicas para esta aplicación. Sin embargo, presentan problemas de degradación al estar expuestos a fluidos biológicos, generando contaminación por el contenido de níquel, el cual es altamente cancerígeno. La aleación Fe- 3,31 Mn - 21,2 Al - 5,6 Cr - 0,7 C- 0,2 Ti, es un material en el cuál el níquel es reemplazado por manganeso, por lo tanto no se presentará la migración de iones de níquel desde el implante hacia el organismo. Se analizaron y compararon las propiedades de degradación de la aleación Fe- 3,31 Mn - 21,2 Al - 5,6 Cr - 0,7 C- 0,2 Ti en un electrolito simulando un fluido corporal con el propósito de determinar la viabilidad de esta aleación como material biocompatible. El acero AISI 316LVM, fue utilizado como material de comparación y referencia. El comportamiento electroquímico fue evaluado mediante las técnicas de espectroscopía de impedancia electroquímica y curvas de polarización anódica en una solución de Hanks (disolución que simula el fluido orgánico dentro del cuerpo humano). Esta caracterización y comparación permite evidenciar el potencial uso de la aleación Fe-Mn-Al-Cr-C-Ti en implantes quirúrgicos, mostrando también la factibilidad de su implementación para posibles aplicaciones futuras.

Nowadays, AISI 316LVM austenitic steel alloys are used as biomaterial, since good mechanical properties for this application have been demonstrated, given special fabrication processes. However, degradation problems arise when exposed to biological fluids, generating contamination by nickel content, which is highly carcinogenic. The Fe - 3.31 Mn - 21.2 Al - 5.6 Cr - 0.7 C - 0.2 Ti alloy, is a material in which nickel is replaced for manganese, thus avoiding nickel ions migration from implant to organism. Degradation properties of a Fe- 3.31 Mn - 21.2 Al - 5.6 Cr - 0.7 C- 0.2 Ti alloy in an electrolyte simulating a corporal fluid were analyzed and compared, in order to determine viability of this alloy as a biocompatible material. AISI 316LVM steel was used as comparison and reference material. Electrochemical behavior was evaluated through techniques such as Electrochemical Impedance Spectroscopy and Anodic Polarization Curves in a Hanks solution (a dissolution that simulates organic fluid inside the human body). This characterization and comparison provides evidence favoring the potential use of Fe-Mn-Al-Cr-C-Ti potential use in surgical implants, showing as well his feasibility of implementation in other possible future applications.

Fabricación de películas anódicas porosas sobre titanio mediante oxidación electrolítica por plasma

Se obtuvieron recubrimientos anódicos sobre Ti mediante oxidación electrolítica por plasma en soluciones de ácido sulfúrico (H2SO4) con diferentes concentraciones de ácido fosfórico (H3PO4) como aditivo. Se evaluó el comportamiento frente a la corrosión de los recubrimientos mediante Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIE) en soluciones simuladas de fluidos corporales (SBF). La caracterización mediante SEM/EDS y espectroscopía Raman permitió observar una alta influencia del contenido de H3PO4 en la morfología y composición de los recubrimientos.

Anodic coatings were obtained on Ti through plasma electrolytic oxidation in sulfuric acid (H2SO4) solutions containing phosphoric acid (H3PO4) as an additive. The coatings corrosion behavior was evaluated by means of Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) in Simulated Body Fluid solution (SBF). Characterization of the coatings was made using SEM/EDS and Raman spectroscopy, It allowed to observe great influence in its morphology and composition due to phosphoric acid content into the coatings.

Estudio de películas anódicas de aluminio formadas en ácido crómico por espectroscopía de impedancia electroquímica

A través de espectroscopía de impedancia electroquímica se estudió la influencia de la densidad de corriente en la formación de películas anódicas de aluminio de alta pureza en una solución 0,25M de acido crómico a 40°C. Selectas muestras fueron observadas por microscopia óptica y electrónica. Las películas anódicas están compuestas de una capa barrera de espesor uniforme adyacente a la interface metal/óxido y una capa externa porosa de varios micrómetros de espesor en la interface óxido/electrolito. Los resultados muestran que la morfología de las películas anódicas cambia con el aumento de la densidad de corriente. A bajas densidades de corriente se forman poros con una morfología irregular y no ordenada, características de las películas anódicas formadas en ácido crómico. Mientras que a altas densidades de corriente las películas anódicas están compuestas de una capa barrera de espesor considerablemente alto y una capa externa porosa más delgada. Se concluyó que el mecanismo de formación de las películas corresponde a un proceso dinámico de formación y disolución química del material anódico en la base de los poros.

The effect of current density on the mechanism of formation of porous anodic films on aluminum is investigated by impedance spectroscopy. The study employs porous anodic films formed in 0.25M chromic acid solution at 40°C. Selected samples were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy. The anodic films are composed for a thin barrier layer of constant thickness close to the metal/oxide interphase and an external porous layer of several microns at oxide/electrolyte interphase. The increase in current density affects the morphology of the anodic films. At lower current densities feathered porous structure were developed. Meanwhile at high current densities a thick barrier layer is formed. The formation of porous layers is the result of the dynamic process of growth and dissolution of anodic alumina at the pore base.

Evaluación de corrosión de materiales usados en tanques de motocicletas en contacto con mezclas gasolina y etanol

Debido a los altos precios de los combustibles, la venta y uso de las motocicletas se ha venido incrementando de forma acelerada, convirtiéndose éste en el medio de transporte más rápido y económico. Debido a la implementación por parte de Colombia de la mezcla gasolina con 10%v etanol anhidro, los casos de corrosión principalmente en los tanques de gasolina de las motocicletas, se han incrementado causando un problema tanto para las empresas ensambladoras como para los usuarios de éste medio de transporte. Este aumento en el daño por corrosión de tanques de combustible de motocicletas no es tan drástico en algunas marcas como en otras, debido al tipo de tratamiento anticorrosivo de cada fabricante. El objetivo de este trabajo es evaluar el comportamiento de los recubrimientos utilizados en tanques de motocicletas en contacto con mezclas de gasolina 0, 10, 20 y 100%v etanol anhidro por el método de pérdida de peso.

Due to high fuel prices, the sale and use of motorcycles has been increasing rapidly, making it the fastest and most economic means of transport. Due to Colombia's implementation of fuel blending with 10%v anhydrous ethanol, the cases of corrosion, mainly in motorcycle fuel tanks, have increased causing a problem both for the automakers and for the users of this form of transportation. This increase in corrosion damage of motorcycle fuel tanks is not so drastic in some brands as it is in others due to the type of anticorrosive treatment of each manufacturer. The objective of this study is to evaluate the behavior of the coatings used on motorcycle tanks in contact with fuel blendings of 0, 10, 20 and 100%v anhydrous ethanol by the method of weight loss.

Evaluación tribológica de recubrimientos híbridos tipo sol-gel SiTiZr (10/20/70 y 10/70/20)

Los recubrimientos híbridos tipo sol-gel son utilizados para crear películas protectoras a temperatura ambiente. Se desarrollaron pruebas de desgaste sobre recubrimientos híbridos tipo sol-gel de SiTiZr (10/20/70) y SiTiZr (10/70/20), para determinar las propiedades tribológicas del recubrimiento y el efecto de la adición de titanio y circonio. Mediante la utilización de un equipo tipo pin-disco se determinaron los coeficientes de fricción. La evaluación con microscopía electrónica de barrido permitió caracterizar el tipo de desgaste. Se realizó un estudio perfilométrico para determinar la rata de desgaste. Se determinó el espesor del recubrimiento mediante el análisis de la diferencia de alturas entre el sustrato y el recubrimiento. Se concluyó que el recubrimiento con mayor contenido de titanio presenta un menor coeficiente de fricción y menor desgaste.

The sol-gel hybrid type coatings are used to create protective films at room temperature. Wear tests were developed on sol-gel hybrid coatings SiTiZr (10/20/70) and SiTiZr (10/70/20), to determine the coating tribological properties and the titanium and zirconium addition effect. Wear tests were developed on sol-gel hybrid coatings. Using a pin on disk type equipment coefficients of friction were determined. Scanning electron microscopy allowed e characterization of the wearing type. A profilometric study was conducted to determine the rate of wear. It was determined the thickness of the coating by analyzing the difference in height between the substrate and coating. It was concluded that the coating with a higher content of titanium has a lower coefficient of friction and wear.

Estudio del desgaste y evaluación electroquímica de aleaciones FeMnAl y acero AISI 316 LVM en fluido biológico simulado

En este estudio se presentan los resultados obtenidos al comparar las propiedades de resistencia a la corrosión de dos aleaciones austeníticas Fermanal Mn - 22,6, Al- 6,30, C- 0,68, Cr- 3,10, Fe- 67,33 (F1) y Mn- 30,0, Al- 8,5, C-1, Cr -3,20, Mo- 1,10, Fe- 56,20 (F2) frente a las del acero AISI 316 LVM con el propósito de determinar la viabilidad de dichas aleaciones como reemplazos óseos. Las propiedades electroquímicas se evaluaron mediante medidas de potencial, curvas de polarización Tafel y resistencia a la polarización lineal (LPR), con ringer lactato como fluido biológico simulado. Para la pruebas tribológicas se utilizó un tribómetro pin on disk y se determinó la morfología de la huella de desgaste. Los resultados mostraron que la adición de molibdeno en la aleación F2 mejora sustancialmente la resistencia a la corrosión, el comportamiento electroquímico es similar al AISI 316 LVM, por lo cual, las aleaciones Fermanal, son materiales apropiados para aplicaciones biomédicas.

This study present the results obtained by comparing the corrosive properties of two Fermanal austenitic alloys Mn -22.6, Al- 6.30, C- 0.68, Cr- 3.10, Fe- 67.33 (F1) and Mn- 30, Al- 8.5, C-1, Cr -3.20, Mo- 1.10, Fe- 56.20 (F2) with the AISI316LVM steel with the purpose of determine the viability of this alloys as bony substitutions. The electrochemical properties were evaluated trough potential measures, Tafel curves polarization and lineal polarization resistance (LPR) with ringer lactate as simulated biological fluid. For the tribological test a pin on disk tribometer was used to determinate wear mark morphology. The results showed that the molybdenum addition in the F2 alloy improves substancially the corrosion resistance, the electrochemistry behavior is similar to AISI 316 LVM, therefore, the Fermanal alloys is appropriate materials for biomedical applications.