Caracterización electroquímica de la pasivación de acero inoxidable empleado en la fabricación de fuselajes de helicópteros. - Lara Banda, María del Refugio (2018)
El presente trabajo de investigación se desarrolló a partir de la necesidad que se tiene por parte de una empresa Mexicana del sector aeronáutico por reducir los costos de producción generados por la falta de procesos internos como es el proceso de pasivado de aceros inoxidables, empleado en la fabricación de fuselajes para helicópteros militares. En general cuando se habla de este tipo de helicópteros se realizan investigaciones teniendo como primer punto a considerar la seguridad de quienes lo operan, en conjunto con los factores a los que estará expuesto, de entre los cuales se puede mencionar: condiciones ambientales, peso y resistencia a la corrosión, entre otras. Por lo anterior a pesar de los avances tecnológicos los aceros inoxidables continúan siendo los materiales que por excelencia persevera su uso. Los aceros inoxidables debido a su contenido de cromo superior al 11% permiten tener un material con excelentes propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión. Los aceros inoxidables endurecibles por precipitación, conocidos como PH (por sus siglas en inglés, Precipitation Handening), presentan en su composición cobre, aluminio, titanio, niobio y molibdeno que después de ser sometidos a un tratamiento térmico de envejecimiento ofrecen una alternativa de elevadas características mecánicas y de maquinabilidad, mismos que se pueden clasificar en función de su estructura en estado recocido y del comportamiento resultante tras el tratamiento de envejecido como: austeníticos, semi-austeníticos o martensíticos . Estos aceros inoxidables PH, tienen la capacidad de formar una capa de óxido superficial, generalmente de óxido de cromo que ayuda a mejorar su resistencia a la corrosión, una forma de generar la formación de esta capa es mediante un proceso de pasivado. Algunas compañías como Boeing han realizado investigaciones que involucran diferentes agentes pasivantes, dado que actualmente se emplea ácido nítrico y es altamente tóxico a la salud, la NASA ha investigado el uso de ácido cítrico para los aceros inoxidables PH empleados en las plataformas de despegue de los transbordadores espaciales, en todos los casos la capa pasiva a obtener debe ser continua, adherente y homogénea. Este trabajo de investigación consistió en la caracterización de aceros inoxidables 15-5PH y 17-4PH, sometidos a un proceso de pasivación en: ácido cítrico, ácido nítrico y dicromato de sodio con temperaturas de pasivación de 25 y 49°C, con tiempos de inmersión en el agente pasivante de 30 y 90 minutos. La formación y mecanismo de corrosión se evaluó mediante técnicas electroquímicas como curvas de polarización potenciodinámicas y ruido electroquímico. Una forma de obtener el espesor de la capa pasiva obtenida se llevó a cabo mediante la técnica de espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X. Los resultados señalan que el acero inoxidable 15-5PH pasivado en ácido cítrico en presencia de NaCl a una temperatura de 25 °C con un tiempo de inmersión de 30 minutos en el medio pasivante presentan la mejor velocidad de corrosión. Las técnica de XPS muestra espesor de capa pasiva de hasta 12.45 nm. Esta capa obtenida está constituida por óxidos de fierro y de cromo en donde el níquel no presenta variación en su concentración. ABSTRACT This research work was developed based on the need of a Mexican company in the aeronautical sector to reduce the production costs generated by the lack of internal processes such as the passivation process to stainless steels, used in the manufacture of fuselages for military helicopters. In general when talking about this type of helicopter, investigations are carried out with the first point to consider the safety of those who operate it, together with the factors to which it will be exposed, among which we can mention: environmental conditions, weight and resistance to corrosion, among others. Therefore despite technological advances stainless steels are still the materials that par excellence continues to be use. Stainless steels due to their chromium content higher than 11% allow having a material with excellent mechanical properties and resistance to corrosion. Stainless steels hardened by precipitation, known as PH (Precipitation Handening), present in their composition copper, aluminum, titanium, niobium and molybdenum that after being submitted to a thermal treatment of aging offer an alternative of high mechanical and machinability characteristics, which can be classified according to their structure in state annealing and the resulting behavior after aging treatment as: austenitic, semi-austenitic or martensitic. These stainless steels PH, have the ability to form a surface oxide layer, usually chromium oxide that helps improve its resistance to corrosion, one way to generate the formation of this layer is through a passivation process. Some companies, such as Boeing, have carried out research involving different passivating agents, since nitric acid is currently used and is highly toxic to health. NASA has investigated the use of citric acid for PH stainless steels used on the take-off platforms of space shuttles; in all cases the passive layer to be obtained must be continuous, adherent and homogeneous. This research work consisted in the characterization of stainless steels 15-5PH and 17-4PH, submitted to a passivation process in: citric acid, nitric acid and sodium dichromate with passivation temperatures of 25 and 49 ° C, with immersion times in the passivating agent of 30 and 90 minutes. The formation and corrosion mechanism was evaluated by electrochemical techniques such as potentiodynamic polarization curves and electrochemical noise. One way of obtaining the thickness of the passive layer obtained was carried out by means of the photoelectron spectroscopy technique emitted by X-rays. The results indicate that the 15-5PH stainless steel passivated in citric acid in the presence of NaCl at a temperature of 25 ° C with an immersion time of 30 minutes in the passivating medium present the best corrosion rate. The XPS technique shows passive layer thickness up to 12.45 nm. This layer obtained consists of iron and chromium oxides in which the nickel does not vary in its concentration.