Conducta a la corrosión electroquímica del compósito TiC/Ni-20Cr en medio salino

Abstract

Nickel based materials are used at low and high temperatures in applications that require resistance to creep, fatigue and resistance to environmental degradation. Nickel base alloys can be improved in their mechanical and wear properties with the incorporation of reinforcing phases in the preparation of nickel matrix composites. However, they are also susceptible to degradation by corrosion phenomena. The present investigation comprises the synthesis of the TiC/Ni-20Cr composite with 60 vol.% of particulate reinforcement, by means of liquid infiltration without external pressure. The corrosion behavior in synthetic seawater was evaluated by the electrochemical techniques of polarization curves, electrochemical noise, resistance to linear polarization and electrochemical impedance spectroscopy. The microscopic examination showed a homogeneous distribution of the particles in the matrix, with residual porosity of 6.49%, which confers a density of 5.99 g/cm3. Mechanically, the composite has an elastic modulus of 318 GPa, while the microhardness increased by 450% with respect to the matrix. The addition of the ceramic phase led to a 62% decrease in thermal expansion with respect to the alloy. Dilatometry tests consisting of three continuous cycles of heating and cooling, show a hysteresis phenomenon with retention of 0.0028% of residual plastic deformation. The corrosion results showed that the composite presented higher Vcorr than the matrix and the pure Ni and Cr metals, which is attributed to the pores located between the ceramic and the matrix, giving rise to the differential aeration cell mechanism. The electrochemical noise technique revealed the presence of localized pitting and crevice corrosion.

Los materiales base níquel son utilizados a baja y elevada temperatura en aplicaciones que requieren resistencia a la fluencia, fatiga y resistencia a la degradación ambiental. Las aleaciones base níquel pueden ser mejoradas en sus propiedades mecánicas y de desgaste con la incorporación de fases reforzantes en la elaboración de compósitos de matriz de níquel. Sin embargo, éstos también son susceptibles a degradarse por fenómenos de corrosión. La presente investigación comprende la síntesis del compósito TiC/Ni-20Cr con 60 %vol. de refuerzo particulado, mediante la técnica de infiltración líquida sin presión externa. Se evaluó el comportamiento a la corrosión en agua de mar sintética, aplicando las técnicas electroquímicas de curvas de polarización, ruido electroquímico, resistencia a la polarización lineal y espectroscopia de impedancia electroquímica. La examinación microscópica mostró una distribución homogénea de las partículas en la matriz, con porosidad residual de 6.49%, lo que confiere una densidad de 5.99 g/cm3. Mecánicamente, el compósito presenta un módulo elástico de 318 GPa, mientras que la microdureza aumentó en 450% con respecto a la matriz. La adición de la fase cerámica condujo a una disminución de 62% de la expansión térmica respecto de la aleación. Ensayos por dilatometría consistentes en tres ciclos continuos de calentamiento y enfriamiento, muestran un fenómeno de histéresis con retención de 0.0028% de deformación plástica residual. Los resultados de corrosión mostraron que el compósito presentó mayor Vcorr que la matriz y los metales Ni y Cr puros, lo que se atribuye a los poros ubicados entre el cerámico y la matriz, dando lugar al mecanismo de celda de aireación diferencial. La técnica de ruido electroquímico reveló la presencia de corrosión localizada, siendo del tipo de corrosión por picadura y por hendidura.