Con el desarrollo de la exploración de recursos polares y el transporte marítimo polar, se ha prestado gran atención a los materiales para equipos polares y a las tecnologías de protección contra daños en entornos extremos. Para abordar las necesidades de protección contra la corrosión del acero de ingeniería marina y la evaluación del comportamiento del acero inoxidable en condiciones de baja temperatura, se empleó la tecnología de revestimiento por láser para fabricar revestimientos de acero inoxidable austenítico 316L y acero inoxidable dúplex 2205 sobre la superficie del acero FH690. Estos revestimientos se sometieron a una prueba de exposición de un año en el ambiente atmosférico de la estación Zhongshan de la Antártida. Los resultados revelaron que los recubrimientos de acero inoxidable reducían eficazmente la velocidad de corrosión del sustrato de acero marino. Se analizaron la microestructura, la microdureza, el comportamiento tribológico, el comportamiento de corrosión electroquímica y la estabilidad de las muestras en condiciones polares de baja temperatura. Los resultados indicaron que el recubrimiento de 316L presentaba una corrosión por picaduras menor, mientras que el recubrimiento de 2205 mostraba una ligera corrosión selectiva. Ambos recubrimientos mantuvieron sus niveles de microdureza y resistencia al desgaste previos a la exposición, con una ligera reducción de la resistencia a la corrosión. Los recubrimientos de acero inoxidable revestidos con láser demostraron estabilidad en la estructura de fases y rendimiento en el entorno de exposición atmosférica de la Antártida, proporcionando una protección eficaz al sustrato de acero de baja temperatura. Estos resultados ofrecen un valioso apoyo para evaluar la adaptabilidad ambiental de los materiales utilizados en equipos polares y avanzar en las tecnologías de revestimiento resistente a la corrosión.

En los últimos años, con el calentamiento global, la escasez de recursos y los cambios medioambientales, la exploración de los recursos polares, el avance de la navegación polar y la salvaguarda de los intereses polares han atraído cada vez más la atención de las naciones de todo el mundo. Las investigaciones han establecido que la región ártica contiene aproximadamente 30% del gas natural no desarrollado del mundo y 13% de sus reservas de petróleo no desarrolladas, mientras que la Antártida alberga el mayor yacimiento de carbón del mundo, situado bajo la capa de hielo de la Antártida Oriental, con una reserva estimada de unos 500.000 millones de toneladas. En los procesos de exploración, desarrollo y preservación de las regiones polares, el rendimiento operativo de los equipos polares de alto rendimiento, como los rompehielos, las plataformas marinas y las estaciones terrestres, es de vital importancia. Sin embargo, el entorno polar es complejo y duro, con temperaturas medias anuales de aproximadamente -22,3 °C en el Ártico y de entre -28,9 °C y -35 °C en todo el continente antártico. Sólo entre 1 y 4 meses al año se registran temperaturas medias mensuales entre 0°C y 10°C, con condiciones meteorológicas extremas que bajan las temperaturas de servicio hasta -70°C. Junto con los vendavales secos, la intensa radiación ultravioleta, los ciclos de congelación-descongelación y las nevadas tormentosas, los equipos polares están sometidos a prolongados y graves daños por corrosión debidos a la exposición atmosférica a bajas temperaturas. En el caso de los componentes móviles de los rompehielos, las plataformas de perforación y los sistemas de almacenamiento, también hay que tener en cuenta los daños adicionales provocados por las cargas de tensión y desgaste. Por consiguiente, la adaptabilidad medioambiental de los materiales de los equipos polares ha sido durante mucho tiempo objeto de una amplia investigación académica.

Actualmente, los materiales metálicos para equipos polares consisten principalmente en aceros de baja temperatura, que son aceros de alto rendimiento diseñados para mostrar una excelente tenacidad y soldabilidad a bajas temperaturas. Entre ellos se encuentran los aceros de baja aleación con base de ferrita y los aceros inoxidables austeníticos Fe-Cr-Ni. Los aceros de baja aleación y baja temperatura se utilizan ampliamente debido a su rentabilidad y suelen producirse mediante el proceso de control termomecánico (TMCP), que mejora la resistencia, la tenacidad y la soldabilidad y reduce el contenido de carbono. Wang Chaoyi et al. realizaron experimentos de soldadura por arco sumergido en acero de baja temperatura de 460 MPa de 54 mm de espesor para buques polares producido mediante TMCP. Descubrieron que a una temperatura extremadamente baja de -70°C, las muestras de la zona afectada por el calor con una microestructura bainítica simple mostraban fractura frágil, mientras que el material base con una microestructura de fase dual ferrita-bainita demostraba una mayor resistencia a la fractura y una mayor resistencia a la propagación de grietas. Sun Shibin et al. investigaron el comportamiento tribológico de placas de acero marino TMCP FH36 de diversos espesores a 20°C, -5°C y -20°C. Sus hallazgos revelaron que la microestructura superficial consistía principalmente en ferrita y perlita, mientras que la región de espesor medio presentaba ferrita, perlita y bainita granular. La microestructura influía directamente en la dureza y la resistencia al desgaste, siendo el desgaste abrasivo el mecanismo dominante, acompañado por la fatiga y el desgaste adhesivo. A medida que disminuía la temperatura, aumentaba la dureza superficial localizada, pero el desprendimiento de material debido a la fricción exacerbaba el desgaste, dando lugar a huellas de desgaste más anchas y profundas y a un mayor volumen de desgaste. Li et al. estudiaron el comportamiento de corrosión temprana del acero de baja temperatura EH36 en un entorno atmosférico marino polar simulado, observando que la corrosión permanecía en una fase acelerada a bajas temperaturas, con una tasa de 0,47 g-m-²-h-¹. El acero de baja temperatura FH690 de alta resistencia ofrece excelentes propiedades mecánicas a bajas temperaturas; sin embargo, en entornos con daños acoplados por desgaste y corrosión, los productos de corrosión sueltos y porosos no resisten las fuerzas de cizallamiento por fricción, y la corrosión galvánica entre el sustrato expuesto y los productos de desgaste acelera aún más la degradación. La microestructura de los aceros de baja aleación y baja temperatura es susceptible a los cambios inducidos por el calor y las fuerzas mecánicas, lo que provoca inestabilidad en las propiedades mecánicas y de desgaste. Además, la ausencia de elementos pasivantes provoca una rápida corrosión en entornos marinos de Cl-, lo que reduce significativamente la vida útil en condiciones de desgaste-corrosión acopladas.

Los daños en los materiales, como el desgaste y la corrosión, suelen iniciarse en la superficie. El empleo de tecnologías de revestimiento por haz de alta energía para fabricar revestimientos de alto rendimiento con resistencia integrada al desgaste y la corrosión a baja temperatura en la superficie de aceros marinos de ingeniería resistentes y de baja temperatura permite lograr mejoras significativas en el rendimiento de servicio de los equipos de ingeniería en entornos polares extremos. Los recubrimientos preparados mediante revestimiento láser sobre sustratos de acero marino EH32 mostraron una dureza y una resistencia al desgaste superiores a las del sustrato tras las pruebas de corrosión por congelación a baja temperatura a -80°C. La selección de materiales de revestimiento de alto rendimiento adecuados es fundamental para mejorar la vida útil del acero marino. El acero inoxidable, con su excelente resistencia a la corrosión, resuelve la falta de elementos pasivantes en el acero marino de baja temperatura y, como aleación basada en el hierro, garantiza una unión metalúrgica sólida durante el proceso de revestimiento. El acero inoxidable austenítico carece de transición dúctil-frágil a bajas temperaturas, por lo que ofrece una excepcional tenacidad al impacto y resistencia a la corrosión. El acero inoxidable dúplex proporciona una mayor resistencia y una mejor resistencia al desgaste, con una precipitación controlada de las fases secundarias que preserva una buena tenacidad. La variabilidad irregular de los climas polares complica la simulación de los ensayos de corrosión por exposición atmosférica, por lo que la exposición atmosférica de campo a largo plazo en las regiones polares es el método de evaluación más fiable.

Este estudio aborda los requisitos de los materiales para los equipos de ingeniería polar y la necesidad de protección contra daños en entornos extremos. Se utilizó la tecnología de revestimiento por láser para fabricar revestimientos de acero inoxidable austenítico 316L y acero inoxidable dúplex 2205 sobre la superficie del acero FH690, tras lo cual se realizaron pruebas de exposición en el entorno atmosférico de la estación de Zhongshan, en la Antártida. Se analizaron la microdureza, el comportamiento tribológico, el comportamiento electroquímico frente a la corrosión y la estabilidad de las muestras en condiciones polares de baja temperatura para proporcionar información sobre la adaptabilidad ambiental y la protección frente a la corrosión de los materiales de los equipos polares. Se investigó la eficacia protectora de los revestimientos láser 316L y 2205 sobre acero FH690 en el entorno de exposición atmosférica de la Antártida.

Preparación experimental
1.1 Preparación del revestimiento y condiciones de exposición en la Antártida
El material del sustrato utilizado en este experimento fue acero FH690 con unas dimensiones de 100 mm × 25 mm × 10 mm. La superficie se pulió primero con papel de lija de grano 1500 para conseguir arañazos uniformes, a lo que siguió una limpieza ultrasónica con etanol anhidro para eliminar las impurezas superficiales y el aceite, y se secó para su uso posterior. Se seleccionaron como materiales de revestimiento polvos de aleación de acero inoxidable de 316L y 2205, con tamaños de partícula que oscilaban entre 48 y 74 μm, y se secaron en un entorno de vacío a 50 °C durante 24 horas antes del revestimiento.

Los polvos de aleación se aplicaron uniformemente a la superficie del sustrato utilizando el método de polvo preestablecido, con un espesor de revestimiento de aproximadamente 2 mm y una dimensión plana de 50 mm × 25 mm. Para el revestimiento se utilizó un láser semiconductor acoplado a fibra (RECI Laser, DAC4000) con una potencia de salida máxima de 4 kW. Los parámetros de revestimiento fueron los siguientes: potencia del láser de 1,6 kW, diámetro del punto de 2 mm, velocidad de exploración de 800 mm/min, tasa de solapamiento de 25% y protección de la atmósfera de argón. Tras el revestimiento, se pulieron los recubrimientos con papel de lija de grano 1500 para igualarlos al estado del sustrato, se taladraron agujeros en lugares específicos para el montaje de las muestras y se fotografió y pesó el estado inicial de las muestras.

La fijación de las muestras para la exposición atmosférica en la Antártida siguió la norma GB/T 14165-2008, con la superficie de la muestra colocada en un ángulo de 45° con respecto al plano horizontal, como se muestra en la figura 1. Las muestras se desplegaron en la estación Zhongshan de la Antártida durante un año (de diciembre de 2022 a diciembre de 2023). Una vez recuperadas, las muestras se fotografiaron y las que presentaban productos de corrosión se sumergieron en una solución de eliminación de óxido que contenía 100 ml de HCl, 100 ml de agua desionizada y 0,3 g de hexametilentetramina para su limpieza por ultrasonidos. A continuación, las muestras se enjuagaron con alcohol, se secaron, se fotografiaron y se pesaron. Se utilizó el mecanizado por descarga eléctrica de alambre para procesar las muestras en especímenes más pequeños con una superficie de 10 mm × 10 mm para las pruebas posteriores.

1.2 Caracterización de las muestras y pruebas de rendimiento antes y después de la exposición antártica
Se caracterizó la morfología, composición y estructura de fase de los recubrimientos antes y después de la exposición a la atmósfera antártica utilizando un microscopio electrónico de barrido (SEM, ZEISS Gemini300), un espectrómetro de dispersión de energía de rayos X (EDS, Oxford INCA 80), un difractómetro de rayos X (XRD, Bruker D8 Advance) y un microscopio confocal de barrido láser (CLSM, Keyence VK-X250).

La microdureza se midió utilizando un medidor de microdureza Vickers (Veiyee QHV-1000SPTA) en 20 puntos seleccionados al azar en la superficie del revestimiento, con una carga aplicada de 200 g y un tiempo de permanencia de 15 s. La media de 20 mediciones se tomó como la dureza superficial del revestimiento. El comportamiento tribológico de deslizamiento lineal en seco de los recubrimientos se evaluó utilizando una máquina multifuncional de ensayos de fricción y desgaste (Rtec MFT-5000) con una fuerza normal aplicada de 10 N, una duración del desgaste de 1800 s, una distancia de vaivén de 3 mm y una bola cerámica SiN (6,35 mm de diámetro) como contracara. Las huellas de desgaste se analizaron utilizando un morfómetro tridimensional (Bruker Contour GT-K). El comportamiento de corrosión a 10 ± 0,1°C se evaluó utilizando una estación de trabajo electroquímica (Gamry Reference 3000) en una solución de NaCl 3,5 wt.% con un sistema de tres electrodos: un alambre de platino como contraelectrodo, un electrodo de Ag/AgCl como electrodo de referencia y el recubrimiento como electrodo de trabajo, encapsulado en resina epoxi para exponer un área de trabajo de 10 mm × 10 mm. Se realizaron pruebas de potencial de circuito abierto (OCP) durante 1800 s a una frecuencia de muestreo de 0,5 s-¹, seguidas de espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) en OCP con un rango de frecuencia de 100 kHz a 10 mHz. La polarización potenciodinámica se realizó a una velocidad de barrido de 1 mV-s-¹, partiendo de un potencial inicial de -0,3 V con respecto al OCP y finalizando cuando la densidad de corriente de polarización anódica alcanzaba 1 mA-cm-², dando lugar a la curva de polarización de Tafel. Cada prueba tribológica y electroquímica se repitió al menos tres veces para garantizar la precisión.

2 Resultados y debate
2.1 Análisis morfológico y de pérdida de masa
En la Figura 2 se muestra la morfología microscópica de los revestimientos tras la preparación. Ambos recubrimientos lograron una unión metalúrgica satisfactoria con el sustrato, mostrando estructuras uniformes y densas sin defectos como grietas, poros, inclusiones o falta de fusión en la interfaz. En la Tabla 1 se presenta el análisis composicional de los elementos clave de los recubrimientos. El Cr y el Mo, elementos críticos resistentes a las picaduras en el acero inoxidable, forman una densa película de pasivación en ambientes corrosivos, mientras que el Ni es el principal elemento estabilizador de la austenita. El revestimiento por láser, aunque consigue una unión metalúrgica entre el revestimiento y el sustrato, introduce cierta dilución, con elementos del sustrato que migran al revestimiento, lo que da lugar a contenidos de Cr y Ni ligeramente inferiores en comparación con las composiciones nominales de los dos aceros inoxidables.

La figura 3 ilustra la morfología macroscópica de los dos recubrimientos de acero inoxidable en su estado inicial, tras 1 año de exposición en la estación Zhongshan de la Antártida y tras la eliminación del óxido. En su estado inicial, el sustrato de acero FH690, el recubrimiento 316L y el recubrimiento 2205 mostraban un lustre metálico brillante (Figuras 3a, 3d) con excelentes características superficiales. Después de 1 año de exposición en la estación de Zhongshan, los revestimientos permanecieron bien adheridos al sustrato sin agrietarse ni desprenderse. El sustrato de acero FH690 sufrió corrosión, reaccionando con el oxígeno para formar una capa de óxido uniforme y suelta, pasando de un brillo metálico a un tono parduzco (Figuras 3b, 3e). Los principales productos de corrosión del acero FH690 en un entorno atmosférico marino incluyen α-FeOOH, β-FeOOH y Fe₃O₄. Colocado en un ángulo de 45° con respecto al suelo, las precipitaciones de lluvia y nieve en la Antártida provocaron que los productos de corrosión del sustrato FH690 fluyeran sobre los revestimientos, volviendo algunas zonas de color marrón grisáceo. Tras la eliminación del óxido, los productos de corrosión de color marrón grisáceo en las superficies de los revestimientos desaparecieron, y la morfología superficial de los revestimientos 316L y 2205 mostró una desviación mínima respecto a su estado inicial (Figuras 3c, 3f), lo que indica una protección eficaz del sustrato FH690.

Se han descrito las características microscópicas de los aceros de baja aleación tras la corrosión en el ambiente atmosférico antártico, que suelen formar productos de corrosión en forma de bloque, laminar o de pétalo, acompañados de grietas y picaduras. En la figura 4 se muestra la morfología microscópica de los dos revestimientos de acero inoxidable tras 1 año de exposición atmosférica en la estación de Zhongshan. La superficie del recubrimiento 316L presentaba numerosos agujeros de picaduras, con diferencias insignificantes en el contenido de elementos metálicos dentro y fuera de las picaduras, aunque el contenido de oxígeno era mayor en las paredes de las picaduras. El acero inoxidable depende de elementos fácilmente pasivantes, como el Cr y el Mo, para formar una película de óxido densa que resista la corrosión por Cl-; un mayor contenido de oxígeno indica una película de pasivación más densa, y las zonas con menor contenido de película de pasivación se corroen preferentemente. La superficie del recubrimiento 2205 mostraba características de corrosión selectiva, con las regiones de austenita (B2) de menor contenido en Cr corroyéndose preferentemente, mientras que las regiones de ferrita (B1) con mayor contenido en Cr mostraban mayores niveles de oxígeno y una calidad superior de la película de pasivación.

En la figura 5 se muestra la morfología confocal láser de los dos revestimientos de acero inoxidable tras 1 año de exposición atmosférica en la estación Zhongshan de la Antártida. El recubrimiento 316L presentaba numerosos puntos pequeños de corrosión por picaduras, con algunas picaduras pequeñas que se agregaban y fusionaban en picaduras más grandes, la más profunda de las cuales alcanzaba los 12,89 μm. En cambio, el revestimiento 2205 no presentaba características de corrosión por picaduras, sino que sufría principalmente una ligera corrosión selectiva, y su morfología microscópica reflejaba la estructura de doble fase característica del acero inoxidable dúplex.

El análisis de fases de los dos revestimientos de acero inoxidable en su estado inicial y después de 1 año de exposición atmosférica en la estación de Zhongshan (Figura 6) reveló que los revestimientos 316L y 2205 mantenían una estructura austenítica monofásica estable y una estructura austenítica-ferrítica bifásica, respectivamente, tanto antes como después de la exposición. Las superficies de los revestimientos sólo experimentaron una corrosión menor sin acumulación significativa de productos de corrosión. Dado que el espesor de la película de pasivación no suele superar los 10 nm, no se detectaron picos de difracción adicionales. Los recubrimientos de 316L y 2205 revestidos por láser demostraron estabilidad de fase en el entorno de exposición atmosférico antártico.

Según los resultados anteriores, los productos de corrosión observados en las muestras procedían del sustrato, mientras que los propios revestimientos no presentaban cambios significativos. Se empleó el método de pérdida de masa para investigar la velocidad de corrosión de las muestras y evaluar la eficacia protectora de los revestimientos de acero inoxidable. En los estudios de corrosión por exposición atmosférica, la pérdida de masa por corrosión y la velocidad de corrosión de los materiales metálicos se calculan mediante las siguientes ecuaciones: donde ω representa la pérdida de masa por corrosión por unidad de superficie (g/m²), ν denota la velocidad de corrosión (mm/a), m_t es la masa de la muestra tras la eliminación del óxido (g), m_0 es la masa de la muestra antes de la exposición (g), S es la superficie de la muestra (cm²), ρ es la densidad del acero de baja aleación (aproximadamente 7,86 g/cm³), y t es el tiempo de exposición (h).

La pérdida de masa calculada y la velocidad media de corrosión del acero FH690 bajo la protección de los dos revestimientos se presentan en la figura 7. Bajo el recubrimiento 316L, la pérdida de masa del acero FH690 fue de 12,5 mg-cm-², con una velocidad media de corrosión de 15,9 μm-a-¹; bajo el recubrimiento 2205, la pérdida de masa fue de 12,8 mg-cm-², con una velocidad media de corrosión de 16,3 μm-a-¹. Ambos recubrimientos mostraron una corrosión insignificante en el ambiente atmosférico antártico, proporcionando una protección eficaz al sustrato de acero FH690. Las velocidades medias de corrosión bajo los dos revestimientos fueron casi idénticas, atribuyéndose toda la pérdida de masa al sustrato expuesto. En comparación con la velocidad de corrosión del acero marino de grado 690 MPa sin protección en la atmósfera antártica (18,7 μm-a-¹), se consiguió una reducción significativa.

2.2 Microdureza
La figura 8 ilustra la microdureza media de las dos superficies de revestimiento de acero inoxidable. Los valores iniciales de microdureza de los revestimientos de 316L y 2205 fueron de 279,19 HV₀.₂ y 392,77 HV₀.₂, respectivamente. Normalmente, la microdureza de la fundición 316L no supera los 200 HV₀.₂, mientras que la de la fundición 2205 es de aproximadamente 300 HV₀.₂. La mayor dureza de los revestimientos revestidos por láser puede atribuirse a dos factores: en primer lugar, el rápido enfriamiento durante el revestimiento por láser da lugar a estructuras dendríticas y de grano equiaxial fino, lo que contribuye a reforzar el refinamiento del grano; en segundo lugar, la unión metalúrgica entre el sustrato y el revestimiento permite que elementos del acero FH690 se mezclen con los revestimientos de acero inoxidable, aumentando la dureza. Esto se ve corroborado por los resultados EDS (Tabla 1), que indican la dilución del Fe, reduciendo el contenido de otros elementos. Tras 1 año de exposición atmosférica en la estación de Zhongshan, la microdureza de los revestimientos permaneció prácticamente inalterada, lo que demuestra una excelente adaptabilidad medioambiental.

2.3 Comportamiento tribológico
La figura 9 presenta el comportamiento tribológico de los dos revestimientos de acero inoxidable antes y después de la exposición atmosférica antártica. En condiciones de fricción por deslizamiento en seco, el coeficiente de fricción (COF) se estabilizó al cabo de aproximadamente 300 s, alcanzando un valor estable de aproximadamente 0,7. Tras 1 año de exposición atmosférica en la estación de Zhongshan, el COF del revestimiento 316L disminuyó ligeramente en comparación con su estado inicial, mientras que el del revestimiento 2205 permaneció invariable. La pérdida de volumen de desgaste de ambos revestimientos se mantuvo constante antes y después de la exposición, y el revestimiento 2205 mostró un menor volumen de desgaste que el revestimiento 316L. Los perfiles de desgaste del recubrimiento 2205 eran menos profundos que los del recubrimiento 316L, lo que indica una mayor resistencia al desgaste. El revestimiento 316L presentaba crestas pronunciadas en los bordes de la pista de desgaste, resultantes de la deformación plástica bajo la presión de la bola deslizante. El índice de desgaste (μ) de los revestimientos se calculó mediante la ecuación de Archard: donde V es la pérdida de volumen de desgaste medida (mm³), N es la carga normal (N) y d es la distancia total de deslizamiento (m).

Los resultados calculados, que se muestran en la figura 9d, indican que los índices de desgaste de los revestimientos 316L y 2205 fueron de aproximadamente 8,35 × 10-⁶ mm³-N-¹-m-¹ y 7,85 × 10-⁶ mm³-N-¹-m-¹, respectivamente. Tras la exposición a la atmósfera antártica, los índices de desgaste de ambos revestimientos se mantuvieron en los niveles anteriores a la exposición, lo que demuestra una resistencia estable al desgaste.

La figura 10 muestra la morfología de la huella de desgaste de los dos revestimientos de acero inoxidable después de 1 año de exposición en la estación de Zhongshan, con los resultados del escaneo puntual EDS que figuran en la tabla 2. La anchura de la huella de desgaste del recubrimiento 316L era de 565,72 μm, mientras que la del recubrimiento 2205 era de 495,71 μm, en consonancia con la mayor pérdida de masa observada en el recubrimiento 316L. Morfológicamente, ambos recubrimientos presentaban surcos de arado y capas de transferencia en las huellas de desgaste, lo que indicaba la aparición de desgaste abrasivo y adhesivo. El revestimiento 316L mostraba una mayor prevalencia de capas de transferencia, siendo más prominente el desgaste adhesivo, mientras que el revestimiento 2205 mostraba surcos de arado más pronunciados, sugiriendo que el mecanismo dominante era el desgaste abrasivo. Las capas de transferencia mostraban un contenido de oxígeno extremadamente alto, atribuido al calor de fricción durante el desgaste recíproco que fomentaba la oxidación de elementos pasivantes como el Cr y el Mo.

2.4 Comportamiento electroquímico de la corrosión
La figura 11 muestra las curvas de polarización potenciodinámica de los dos revestimientos de acero inoxidable, con los parámetros de corrosión electroquímica que figuran en la tabla 3. Después de 1 año de exposición atmosférica en la estación de Zhongshan, la curva de polarización potenciodinámica del recubrimiento 316L mostró un cambio mínimo en la tendencia, aunque el potencial de ruptura por picaduras (E_b, inicial 536,8 mV, postexposición 503,7 mV) se desplazó ligeramente antes, y la densidad de corriente pasiva (i_p) se duplicó. El intervalo de pasivación (ΔE) del recubrimiento 2205 se mantuvo aproximadamente en 1300 mV, pero la i_p aumentó de 2,455 μA-cm-² a 4,177 μA-cm-² post-exposición. Tras la exposición, la resistencia a la corrosión de los revestimientos 316L y 2205 disminuyó en diversos grados, atribuidos a defectos superficiales inducidos por la corrosiva atmósfera antártica.

La figura 12 presenta los resultados de la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) de los dos revestimientos de acero inoxidable. Después de 1 año de exposición atmosférica, los gráficos de Nyquist (Figura 12a) de los recubrimientos 316L y 2205 mostraron radios de arco capacitivo reducidos, lo que indica una disminución de la resistencia a la transferencia de carga y la estabilidad de la película de pasivación. En los gráficos de Bode (Figura 12b), el módulo de impedancia (|Z|) a 0,1 Hz, que suele reflejar la resistencia a la polarización del material en la solución, disminuyó tras la exposición en ambos recubrimientos, lo que indica una menor resistencia a la corrosión. Además, un ángulo de fase mayor y un rango más amplio en la región de frecuencia media indican una mayor estabilidad de la película de pasivación. Tras la exposición, el ángulo de fase de frecuencia media del recubrimiento 316L se estrechó y disminuyó, mientras que el del recubrimiento 2205 también disminuyó, lo que refleja una disminución de la calidad de la película de pasivación. Dada la presencia de dos constantes temporales en el proceso de corrosión, se utilizó un modelo de doble capa (recuadro de la Figura 12a) para ajustar los datos, como se muestra en la Tabla 4. La impedancia de la capa exterior porosa (R_p) fue significativamente menor que la de la capa interior (R_c), lo que indica que la resistencia a la reacción del electrodo de los recubrimientos se regía principalmente por el paso de transferencia de carga. Tras la exposición, el R_c de ambos recubrimientos disminuyó. A pesar de una ligera reducción de la resistencia a la corrosión tras la exposición atmosférica antártica, los recubrimientos revestidos con láser mantuvieron un estado de pasivación estable y un bajo índice de corrosión, continuando proporcionando una protección eficaz al acero marino de baja temperatura.

3 Conclusiones

En este trabajo se prepararon revestimientos de acero inoxidable austenítico 316L y acero inoxidable dúplex 2205 sobre el sustrato de acero marino de baja temperatura FH690 mediante tecnología de revestimiento por láser. Los recubrimientos se expusieron a la atmósfera durante 1 año en la estación Zhongshan de la Antártida. Se analizaron el efecto protector, la microestructura, la dureza, la fricción y el desgaste, y el comportamiento de corrosión electroquímica de los dos recubrimientos. Los resultados son los siguientes:

(1) Se produjeron ligeras picaduras en la superficie del revestimiento 316L y una ligera corrosión selectiva en la superficie del revestimiento 2205. Ambos revestimientos de acero inoxidable pueden mantener una estructura de fases estable, que desempeña un buen papel protector sobre el sustrato de acero FH690 y reduce la velocidad de corrosión atmosférica del sustrato.

(2) La microdureza de los dos revestimientos apenas varió; el coeficiente de fricción se mantuvo estable en torno a 0,7, y los índices de desgaste de los revestimientos 316L y 2205 se mantuvieron en torno a 8,35 y 7,85×10-6 mm3-N-1-m-1, respectivamente; el revestimiento 316L estuvo sometido principalmente a desgaste adhesivo, mientras que el revestimiento 2205 estuvo sometido principalmente a desgaste abrasivo. Los dos recubrimientos fueron capaces de mantener una resistencia mecánica y al desgaste estable antes y después de la exposición antártica.

(3) Se generó una pequeña cantidad de defectos de corrosión en la superficie de los dos revestimientos, lo que provocó un aumento de la densidad de corriente pasiva, un potencial de ruptura temprana del revestimiento de 316L y una disminución de la impedancia de la película de pasivación de los dos revestimientos, pero aun así fueron capaces de mantener un buen efecto de pasivación y una baja velocidad de corrosión.