Evaluación de la microdureza y resistencia a la corrosión de aleaciones nanoestructuradas Al-Mg-NTCs y propiedades catalíticas en NTCs y NTCs-NPsAg

Abstract

In this work, nanostructured Al-Mg alloys (4.6% by weight) were synthesized and reinforced with 0.5 wt% CNTs by mechanical ball milling. The milled powders were uniaxially compacted and sintered. The CNTs were prepared by the spray pyrolysis method, purified by acid treatment (1HCl:3HNO3), and dispersed in aqueous solutions incorporating the commercial surfactants amino trimethylphosphonic acid (ATMP) and Nonylphenol (NF). Vickers microhardness tests were performed on the compacts and nanocomposites. Likewise, different corrosion techniques were applied in bioethanol open circuit potential (OCP), linear polarization resistance (LPR), and electrochemical impedance spectroscopy (IES). In other experiments, CNTs were decorated with Ag NPs using a green method using Hamelia patens. In particular, CNTs and decorated CNTs were evaluated as catalytic materials in the degradation of industrial dyes: methylene blue (MB), methyl orange (MO), and rhodamine B (RhB). The structural characterization was carried out at each stage of the process using SEM, TEM, XRD, BET, Raman, FT-IR, and UV-vis techniques. The results indicate that the alloys were obtained after 24 and 30 h of milling with crystal sizes smaller than 50 nm. CNTs packets of 500 μm to 1 mm in length and diameters greater than 100 nm were prepared. Furthermore, after purification-dispersion, they have diameters of 70 to 80 nm and a purity of 98%. A stable colloidal dispersion was obtained at a concentration of 0.5 mg/mL of ATMP. The following conditions were used to obtain 85% densification of the composite material (Al-Mg-CNTs): 5% polyvinyl alcohol, 516 MPa of uniaxial pressure, and 480 °C-3 h of sintering. The addition of CNTs in the alloys increased the microhardness (74% Al-4Mg and 63% Al-6Mg).

En este trabajo, se sintetizaron aleaciones nanoestructuradas de Al-Mg (4, 6% en peso) y se reforzaron con un 0.5% en peso de NTCs mediante molienda mecánica de bolas. Los polvos molidos se compactaron uniaxialmente y sinterizaron. Los NTCs se prepararon mediante el método de pirólisis por aspersión, se purificaron mediante tratamiento ácido (1HCl:3HNO3) y se dispersaron en soluciones acuosas incorporando los tensioactivos comerciales ácido amino trimetilfosfónico (ATMP) y Nonilfenol (NF). Se realizaron pruebas de microdureza Vickers en los compactos y nanocompuestos. Así mismo, se aplicaron diferentes técnicas de corrosión en bioetanol potencial de circuito abierto (OCP), resistencia a la polarización lineal (LPR) y espectroscopía de impedancia electroquímica (IES). Los NTC se decoraron con Ag NP empleando un método verde utilizando Hamelia patens. En particular, los NTCs y los NTCs decorados se evaluaron como materiales catalíticos en la degradación de tintes industriales: azul de metileno (MB), naranja de metilo (MO) y rodamina B (RhB). La caracterización estructural se realizó en cada etapa del proceso utilizando técnicas MEB, MET, DRX, BET, Raman, FT-IR y UV-vis. Los resultados indican que las aleaciones se obtuvieron después de 24 y 30 h de molienda con tamaños de cristal menores a 50 nm. Se prepararon paquetes de NTCs de 500 μm a 1 mm de longitud y diámetros superiores a 100 nm. Además, después de la purificación-dispersión, tienen diámetros de 70 a 80 nm y una pureza del 98%. Se obtuvo una dispersión coloidal de NTCs estable a una concentración de 0.5 mg/mL de ATMP. Se utilizaron las siguientes condiciones para obtener el 85% de densificación de los materiales compuestos (Al-Mg-NTCs): 5% de alcohol polivinílico, 516 MPa de presión uniaxial y 480 °C-3 h de sinterización. La adición de NTCs en las aleaciones aumentó la microdureza (74% Al-4Mg y 63% Al-6Mg).