Tribocorrosión de la aleación Ni-20Cr y su compósito TiC/Ni-20Cr en una solución de agua de mar

Abstract

The TiC/Ni-20Cr composite manufactured using the infiltration technique without external metallic pressure presented a density of 5.9 g/cm3 and residual porosity of 2.1%, a homogeneous distribution of the TiC reinforcement in the Ni-20Cr matrix is highlighted, and present phases identified by XRD of Ni3Ti and Cr3C2 were also detected. The electrochemical techniques used for corrosion studies were Polarization Curves (PC) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), according to the PC technique it was found that the Ni-20Cr alloy presented a mass transfer process with a limit current density, indicating passivation. For its part, the TiC / Ni-20Cr composite presented a mixed behavior, indicating a charge transfer process influenced by a mass transfer process. This information was complemented with the EIS studies where the composite generated only one-time constant indicating charge transfer in the alloy, there was formation of two-time constants film formation at low frequencies and charge transfer at high frequencies thus verifying the formation of a uniform passive layer. Wear studies performed on both materials indicated that the coefficient of friction (COF) was lower in the composite than in the alloy. The combination of the detached reinforcement particles and the wear products manage to compact on the surface, protecting it from damage caused by the applied load. However, when they detach, a three-body wear process is generated, thus causing abrasive wear. The friction generated by wear promotes an increase in the temperature of the materials, producing oxides such as Cr2O, CrO2, CrO, NiCr2O4 in the alloy and NiO and TiO, Ti4Cr2O, Ti5O9 and Ni5TiO7 in the composite. When studying the tribocorrosion effect by CP, a similar phenomenon is presented as in corrosion, with a limiting current density for the alloy but with constant oscillations due to the removal and recovery of the passive layer. Meanwhile, a transpassivation process was formed in the composite.

El compósito TiC/Ni-20Cr fabricado mediante la técnica de infiltración sin presión externa presentó una densidad de 5.9 g/cm3 y porosidad residual del 2.1 %, se destaca una distribución homogénea del refuerzo de TiC en la matriz metálica Ni-20Cr, se detectó además fases presentes identificadas por DRX de Ni3Ti y Cr3C2. Las técnicas electroquímicas utilizadas para los estudios de corrosión fueron Curvas de Polarización (CP) y Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIE), de acuerdo a la técnica de CP se encontró que la aleación Ni-20Cr presentó un proceso de transferencia de masa con una densidad de corriente límite, indicando pasivación. Por su parte, el compósito TiC/Ni-20Cr presentó un comportamiento mixto, lo que indica un proceso de transferencia de carga influenciado por un proceso de transferencia de masa. Esta información se complementó con los estudios de EIE en donde el compósito se generó únicamente una constante de tiempo indicando transferencia de carga y en la aleación hubo formación de dos constantes de tiempo formación de película a bajas frecuencias y transferencia de carga a altas frecuencias comprobando así la formación de una capa pasiva uniforme. Los estudios de desgaste realizados sobre ambos materiales indicaron que el coeficiente de fricción (COF) fue más bajo en el compósito que en la aleación. La combinación de las partículas de refuerzo desprendidas y los productos de desgaste logran compactarse en la superficie protegiéndolo del daño causado por la carga aplicada. Sin embargo, al desprenderse se genera un proceso de desgaste de tres cuerpos causando así un desgaste abrasivo. La fricción generada por el desgaste propicia aumento en la temperatura de los materiales produciéndose óxidos como Cr2O, CrO2, CrO, NiCr2O4 en la aleación y NiO y TiO, Ti4Cr2O, Ti5O9 y Ni5TiO7 en el compósito. Al estudiar el efecto de tribocorrosión por CP se presenta un fenómeno similar como en corrosión, de densidad de corriente límite para la aleación, pero con constantes oscilaciones debido a la remoción y recuperación de la capa pasiva, por su parte en el compósito se formó un proceso de transpasivación.