{"id":1189,"date":"2025-02-21T15:00:29","date_gmt":"2025-02-21T15:00:29","guid":{"rendered":"https:\/\/greenstone-tech.com\/?p=1189"},"modified":"2025-10-31T02:34:19","modified_gmt":"2025-10-31T02:34:19","slug":"efectos-de-la-exposicion-a-la-corrosion-atmosferica-antartica-en-las-propiedades-de-corrosion-y-desgaste-de-los-revestimientos-de-revestimiento-laser","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/effects-of-antarctic-atmospheric-exposure-corrosion-on-corrosion-and-wear-properties-of-laser-cladding-coatings\/","title":{"rendered":"Efectos de la exposici\u00f3n a la corrosi\u00f3n atmosf\u00e9rica ant\u00e1rtica en las propiedades de corrosi\u00f3n y desgaste de los revestimientos con revestimiento l\u00e1ser"},"content":{"rendered":"

Con el desarrollo de la exploraci\u00f3n de recursos polares y el transporte mar\u00edtimo polar, se ha prestado gran atenci\u00f3n a los materiales para equipos polares y a las tecnolog\u00edas de protecci\u00f3n contra da\u00f1os en entornos extremos. Para abordar las necesidades de protecci\u00f3n contra la corrosi\u00f3n del acero de ingenier\u00eda marina y la evaluaci\u00f3n del comportamiento del acero inoxidable en condiciones de baja temperatura, se emple\u00f3 la tecnolog\u00eda de revestimiento por l\u00e1ser para fabricar revestimientos de acero inoxidable austen\u00edtico 316L y acero inoxidable d\u00faplex 2205 sobre la superficie del acero FH690. Estos revestimientos se sometieron a una prueba de exposici\u00f3n de un a\u00f1o en el ambiente atmosf\u00e9rico de la estaci\u00f3n Zhongshan de la Ant\u00e1rtida. Los resultados revelaron que los recubrimientos de acero inoxidable reduc\u00edan eficazmente la velocidad de corrosi\u00f3n del sustrato de acero marino. Se analizaron la microestructura, la microdureza, el comportamiento tribol\u00f3gico, el comportamiento de corrosi\u00f3n electroqu\u00edmica y la estabilidad de las muestras en condiciones polares de baja temperatura. Los resultados indicaron que el recubrimiento de 316L presentaba una corrosi\u00f3n por picaduras menor, mientras que el recubrimiento de 2205 mostraba una ligera corrosi\u00f3n selectiva. Ambos recubrimientos mantuvieron sus niveles de microdureza y resistencia al desgaste previos a la exposici\u00f3n, con una ligera reducci\u00f3n de la resistencia a la corrosi\u00f3n. Los recubrimientos de acero inoxidable revestidos con l\u00e1ser demostraron estabilidad en la estructura de fases y rendimiento en el entorno de exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica de la Ant\u00e1rtida, proporcionando una protecci\u00f3n 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 tecnolog\u00edas de revestimiento resistente a la corrosi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

En los \u00faltimos a\u00f1os, con el calentamiento global, la escasez de recursos y los cambios medioambientales, la exploraci\u00f3n de los recursos polares, el avance de la navegaci\u00f3n polar y la salvaguarda de los intereses polares han atra\u00eddo cada vez m\u00e1s la atenci\u00f3n de las naciones de todo el mundo. Las investigaciones han establecido que la regi\u00f3n \u00e1rtica contiene aproximadamente 30% del gas natural no desarrollado del mundo y 13% de sus reservas de petr\u00f3leo no desarrolladas, mientras que la Ant\u00e1rtida alberga el mayor yacimiento de carb\u00f3n del mundo, situado bajo la capa de hielo de la Ant\u00e1rtida Oriental, con una reserva estimada de unos 500.000 millones de toneladas. En los procesos de exploraci\u00f3n, desarrollo y preservaci\u00f3n 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 \u00b0C en el \u00c1rtico y de entre -28,9 \u00b0C y -35 \u00b0C en todo el continente ant\u00e1rtico. S\u00f3lo entre 1 y 4 meses al a\u00f1o se registran temperaturas medias mensuales entre 0\u00b0C y 10\u00b0C, con condiciones meteorol\u00f3gicas extremas que bajan las temperaturas de servicio hasta -70\u00b0C. Junto con los vendavales secos, la intensa radiaci\u00f3n ultravioleta, los ciclos de congelaci\u00f3n-descongelaci\u00f3n y las nevadas tormentosas, los equipos polares est\u00e1n sometidos a prolongados y graves da\u00f1os por corrosi\u00f3n debidos a la exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica a bajas temperaturas. En el caso de los componentes m\u00f3viles de los rompehielos, las plataformas de perforaci\u00f3n y los sistemas de almacenamiento, tambi\u00e9n hay que tener en cuenta los da\u00f1os adicionales provocados por las cargas de tensi\u00f3n y desgaste. Por consiguiente, la adaptabilidad medioambiental de los materiales de los equipos polares ha sido durante mucho tiempo objeto de una amplia investigaci\u00f3n acad\u00e9mica.<\/p>\n\n\n\n

Actualmente, los materiales met\u00e1licos para equipos polares consisten principalmente en aceros de baja temperatura, que son aceros de alto rendimiento dise\u00f1ados para mostrar una excelente tenacidad y soldabilidad a bajas temperaturas. Entre ellos se encuentran los aceros de baja aleaci\u00f3n con base de ferrita y los aceros inoxidables austen\u00edticos Fe-Cr-Ni. Los aceros de baja aleaci\u00f3n y baja temperatura se utilizan ampliamente debido a su rentabilidad y suelen producirse mediante el proceso de control termomec\u00e1nico (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\u00b0C, las muestras de la zona afectada por el calor con una microestructura bain\u00edtica simple mostraban fractura fr\u00e1gil, 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 propagaci\u00f3n de grietas. Sun Shibin et al. investigaron el comportamiento tribol\u00f3gico de placas de acero marino TMCP FH36 de diversos espesores a 20\u00b0C, -5\u00b0C y -20\u00b0C. Sus hallazgos revelaron que la microestructura superficial consist\u00eda principalmente en ferrita y perlita, mientras que la regi\u00f3n de espesor medio presentaba ferrita, perlita y bainita granular. La microestructura influ\u00eda directamente en la dureza y la resistencia al desgaste, siendo el desgaste abrasivo el mecanismo dominante, acompa\u00f1ado por la fatiga y el desgaste adhesivo. A medida que disminu\u00eda la temperatura, aumentaba la dureza superficial localizada, pero el desprendimiento de material debido a la fricci\u00f3n exacerbaba el desgaste, dando lugar a huellas de desgaste m\u00e1s anchas y profundas y a un mayor volumen de desgaste. Li et al. estudiaron el comportamiento de corrosi\u00f3n temprana del acero de baja temperatura EH36 en un entorno atmosf\u00e9rico marino polar simulado, observando que la corrosi\u00f3n permanec\u00eda en una fase acelerada a bajas temperaturas, con una tasa de 0,47 g-m-\u00b2-h-\u00b9. El acero de baja temperatura FH690 de alta resistencia ofrece excelentes propiedades mec\u00e1nicas a bajas temperaturas; sin embargo, en entornos con da\u00f1os acoplados por desgaste y corrosi\u00f3n, los productos de corrosi\u00f3n sueltos y porosos no resisten las fuerzas de cizallamiento por fricci\u00f3n, y la corrosi\u00f3n galv\u00e1nica entre el sustrato expuesto y los productos de desgaste acelera a\u00fan m\u00e1s la degradaci\u00f3n. La microestructura de los aceros de baja aleaci\u00f3n y baja temperatura es susceptible a los cambios inducidos por el calor y las fuerzas mec\u00e1nicas, lo que provoca inestabilidad en las propiedades mec\u00e1nicas y de desgaste. Adem\u00e1s, la ausencia de elementos pasivantes provoca una r\u00e1pida corrosi\u00f3n en entornos marinos de Cl-, lo que reduce significativamente la vida \u00fatil en condiciones de desgaste-corrosi\u00f3n acopladas.<\/p>\n\n\n\n

Los da\u00f1os en los materiales, como el desgaste y la corrosi\u00f3n, suelen iniciarse en la superficie. El empleo de tecnolog\u00edas de revestimiento por haz de alta energ\u00eda para fabricar revestimientos de alto rendimiento con resistencia integrada al desgaste y la corrosi\u00f3n a baja temperatura en la superficie de aceros marinos de ingenier\u00eda resistentes y de baja temperatura permite lograr mejoras significativas en el rendimiento de servicio de los equipos de ingenier\u00eda en entornos polares extremos. Los recubrimientos preparados mediante revestimiento l\u00e1ser sobre sustratos de acero marino EH32 mostraron una dureza y una resistencia al desgaste superiores a las del sustrato tras las pruebas de corrosi\u00f3n por congelaci\u00f3n a baja temperatura a -80\u00b0C. La selecci\u00f3n de materiales de revestimiento de alto rendimiento adecuados es fundamental para mejorar la vida \u00fatil del acero marino. El acero inoxidable, con su excelente resistencia a la corrosi\u00f3n, resuelve la falta de elementos pasivantes en el acero marino de baja temperatura y, como aleaci\u00f3n basada en el hierro, garantiza una uni\u00f3n metal\u00fargica s\u00f3lida durante el proceso de revestimiento. El acero inoxidable austen\u00edtico carece de transici\u00f3n d\u00factil-fr\u00e1gil a bajas temperaturas, por lo que ofrece una excepcional tenacidad al impacto y resistencia a la corrosi\u00f3n. El acero inoxidable d\u00faplex proporciona una mayor resistencia y una mejor resistencia al desgaste, con una precipitaci\u00f3n controlada de las fases secundarias que preserva una buena tenacidad. La variabilidad irregular de los climas polares complica la simulaci\u00f3n de los ensayos de corrosi\u00f3n por exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica, por lo que la exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica de campo a largo plazo en las regiones polares es el m\u00e9todo de evaluaci\u00f3n m\u00e1s fiable.<\/p>\n\n\n\n

Este estudio aborda los requisitos de los materiales para los equipos de ingenier\u00eda polar y la necesidad de protecci\u00f3n contra da\u00f1os en entornos extremos. Se utiliz\u00f3 la tecnolog\u00eda de revestimiento por l\u00e1ser para fabricar revestimientos de acero inoxidable austen\u00edtico 316L y acero inoxidable d\u00faplex 2205 sobre la superficie del acero FH690, tras lo cual se realizaron pruebas de exposici\u00f3n en el entorno atmosf\u00e9rico de la estaci\u00f3n de Zhongshan, en la Ant\u00e1rtida. Se analizaron la microdureza, el comportamiento tribol\u00f3gico, el comportamiento electroqu\u00edmico frente a la corrosi\u00f3n y la estabilidad de las muestras en condiciones polares de baja temperatura para proporcionar informaci\u00f3n sobre la adaptabilidad ambiental y la protecci\u00f3n frente a la corrosi\u00f3n de los materiales de los equipos polares. Se investig\u00f3 la eficacia protectora de los revestimientos l\u00e1ser 316L y 2205 sobre acero FH690 en el entorno de exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica de la Ant\u00e1rtida.<\/p>\n\n\n\n

Preparaci\u00f3n experimental
1.1 Preparaci\u00f3n del revestimiento y condiciones de exposici\u00f3n en la Ant\u00e1rtida
El material del sustrato utilizado en este experimento fue acero FH690 con unas dimensiones de 100 mm \u00d7 25 mm \u00d7 10 mm. La superficie se puli\u00f3 primero con papel de lija de grano 1500 para conseguir ara\u00f1azos uniformes, a lo que sigui\u00f3 una limpieza ultras\u00f3nica con etanol anhidro para eliminar las impurezas superficiales y el aceite, y se sec\u00f3 para su uso posterior. Se seleccionaron como materiales de revestimiento polvos de aleaci\u00f3n de acero inoxidable de 316L y 2205, con tama\u00f1os de part\u00edcula que oscilaban entre 48 y 74 \u03bcm, y se secaron en un entorno de vac\u00edo a 50 \u00b0C durante 24 horas antes del revestimiento.<\/p>\n\n\n\n

Los polvos de aleaci\u00f3n se aplicaron uniformemente a la superficie del sustrato utilizando el m\u00e9todo de polvo preestablecido, con un espesor de revestimiento de aproximadamente 2 mm y una dimensi\u00f3n plana de 50 mm \u00d7 25 mm. Para el revestimiento se utiliz\u00f3 un l\u00e1ser semiconductor acoplado a fibra (RECI Laser, DAC4000) con una potencia de salida m\u00e1xima de 4 kW. Los par\u00e1metros de revestimiento fueron los siguientes: potencia del l\u00e1ser de 1,6 kW, di\u00e1metro del punto de 2 mm, velocidad de exploraci\u00f3n de 800 mm\/min, tasa de solapamiento de 25% y protecci\u00f3n de la atm\u00f3sfera de arg\u00f3n. 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 espec\u00edficos para el montaje de las muestras y se fotografi\u00f3 y pes\u00f3 el estado inicial de las muestras.<\/p>\n\n\n\n

La fijaci\u00f3n de las muestras para la exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica en la Ant\u00e1rtida sigui\u00f3 la norma GB\/T 14165-2008, con la superficie de la muestra colocada en un \u00e1ngulo de 45\u00b0 con respecto al plano horizontal, como se muestra en la figura 1. Las muestras se desplegaron en la estaci\u00f3n Zhongshan de la Ant\u00e1rtida durante un a\u00f1o (de diciembre de 2022 a diciembre de 2023). Una vez recuperadas, las muestras se fotografiaron y las que presentaban productos de corrosi\u00f3n se sumergieron en una soluci\u00f3n de eliminaci\u00f3n de \u00f3xido que conten\u00eda 100 ml de HCl, 100 ml de agua desionizada y 0,3 g de hexametilentetramina para su limpieza por ultrasonidos. A continuaci\u00f3n, las muestras se enjuagaron con alcohol, se secaron, se fotografiaron y se pesaron. Se utiliz\u00f3 el mecanizado por descarga el\u00e9ctrica de alambre para procesar las muestras en espec\u00edmenes m\u00e1s peque\u00f1os con una superficie de 10 mm \u00d7 10 mm para las pruebas posteriores.<\/p>\n\n\n\n

1.2 Caracterizaci\u00f3n de las muestras y pruebas de rendimiento antes y despu\u00e9s de la exposici\u00f3n ant\u00e1rtica
Se caracteriz\u00f3 la morfolog\u00eda, composici\u00f3n y estructura de fase de los recubrimientos antes y despu\u00e9s de la exposici\u00f3n a la atm\u00f3sfera ant\u00e1rtica utilizando un microscopio electr\u00f3nico de barrido (SEM, ZEISS Gemini300), un espectr\u00f3metro de dispersi\u00f3n de energ\u00eda de rayos X (EDS, Oxford INCA 80), un difract\u00f3metro de rayos X (XRD, Bruker D8 Advance) y un microscopio confocal de barrido l\u00e1ser (CLSM, Keyence VK-X250).<\/p>\n\n\n\n

La microdureza se midi\u00f3 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 tom\u00f3 como la dureza superficial del revestimiento. El comportamiento tribol\u00f3gico de deslizamiento lineal en seco de los recubrimientos se evalu\u00f3 utilizando una m\u00e1quina multifuncional de ensayos de fricci\u00f3n y desgaste (Rtec MFT-5000) con una fuerza normal aplicada de 10 N, una duraci\u00f3n del desgaste de 1800 s, una distancia de vaiv\u00e9n de 3 mm y una bola cer\u00e1mica SiN (6,35 mm de di\u00e1metro) como contracara. Las huellas de desgaste se analizaron utilizando un morf\u00f3metro tridimensional (Bruker Contour GT-K). El comportamiento de corrosi\u00f3n a 10 \u00b1 0,1\u00b0C se evalu\u00f3 utilizando una estaci\u00f3n de trabajo electroqu\u00edmica (Gamry Reference 3000) en una soluci\u00f3n 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 \u00e1rea de trabajo de 10 mm \u00d7 10 mm. Se realizaron pruebas de potencial de circuito abierto (OCP) durante 1800 s a una frecuencia de muestreo de 0,5 s-\u00b9, seguidas de espectroscopia de impedancia electroqu\u00edmica (EIS) en OCP con un rango de frecuencia de 100 kHz a 10 mHz. La polarizaci\u00f3n potenciodin\u00e1mica se realiz\u00f3 a una velocidad de barrido de 1 mV-s-\u00b9, partiendo de un potencial inicial de -0,3 V con respecto al OCP y finalizando cuando la densidad de corriente de polarizaci\u00f3n an\u00f3dica alcanzaba 1 mA-cm-\u00b2, dando lugar a la curva de polarizaci\u00f3n de Tafel. Cada prueba tribol\u00f3gica y electroqu\u00edmica se repiti\u00f3 al menos tres veces para garantizar la precisi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

2 Resultados y debate
2.1 An\u00e1lisis morfol\u00f3gico y de p\u00e9rdida de masa
En la Figura 2 se muestra la morfolog\u00eda microsc\u00f3pica de los revestimientos tras la preparaci\u00f3n. Ambos recubrimientos lograron una uni\u00f3n metal\u00fargica satisfactoria con el sustrato, mostrando estructuras uniformes y densas sin defectos como grietas, poros, inclusiones o falta de fusi\u00f3n en la interfaz. En la Tabla 1 se presenta el an\u00e1lisis composicional de los elementos clave de los recubrimientos. El Cr y el Mo, elementos cr\u00edticos resistentes a las picaduras en el acero inoxidable, forman una densa pel\u00edcula de pasivaci\u00f3n en ambientes corrosivos, mientras que el Ni es el principal elemento estabilizador de la austenita. El revestimiento por l\u00e1ser, aunque consigue una uni\u00f3n metal\u00fargica entre el revestimiento y el sustrato, introduce cierta diluci\u00f3n, con elementos del sustrato que migran al revestimiento, lo que da lugar a contenidos de Cr y Ni ligeramente inferiores en comparaci\u00f3n con las composiciones nominales de los dos aceros inoxidables.<\/p>\n\n\n\n

La figura 3 ilustra la morfolog\u00eda macrosc\u00f3pica de los dos recubrimientos de acero inoxidable en su estado inicial, tras 1 a\u00f1o de exposici\u00f3n en la estaci\u00f3n Zhongshan de la Ant\u00e1rtida y tras la eliminaci\u00f3n del \u00f3xido. En su estado inicial, el sustrato de acero FH690, el recubrimiento 316L y el recubrimiento 2205 mostraban un lustre met\u00e1lico brillante (Figuras 3a, 3d) con excelentes caracter\u00edsticas superficiales. Despu\u00e9s de 1 a\u00f1o de exposici\u00f3n en la estaci\u00f3n de Zhongshan, los revestimientos permanecieron bien adheridos al sustrato sin agrietarse ni desprenderse. El sustrato de acero FH690 sufri\u00f3 corrosi\u00f3n, reaccionando con el ox\u00edgeno para formar una capa de \u00f3xido uniforme y suelta, pasando de un brillo met\u00e1lico a un tono parduzco (Figuras 3b, 3e). Los principales productos de corrosi\u00f3n del acero FH690 en un entorno atmosf\u00e9rico marino incluyen \u03b1-FeOOH, \u03b2-FeOOH y Fe\u2083O\u2084. Colocado en un \u00e1ngulo de 45\u00b0 con respecto al suelo, las precipitaciones de lluvia y nieve en la Ant\u00e1rtida provocaron que los productos de corrosi\u00f3n del sustrato FH690 fluyeran sobre los revestimientos, volviendo algunas zonas de color marr\u00f3n gris\u00e1ceo. Tras la eliminaci\u00f3n del \u00f3xido, los productos de corrosi\u00f3n de color marr\u00f3n gris\u00e1ceo en las superficies de los revestimientos desaparecieron, y la morfolog\u00eda superficial de los revestimientos 316L y 2205 mostr\u00f3 una desviaci\u00f3n m\u00ednima respecto a su estado inicial (Figuras 3c, 3f), lo que indica una protecci\u00f3n eficaz del sustrato FH690.<\/p>\n\n\n\n

Se han descrito las caracter\u00edsticas microsc\u00f3picas de los aceros de baja aleaci\u00f3n tras la corrosi\u00f3n en el ambiente atmosf\u00e9rico ant\u00e1rtico, que suelen formar productos de corrosi\u00f3n en forma de bloque, laminar o de p\u00e9talo, acompa\u00f1ados de grietas y picaduras. En la figura 4 se muestra la morfolog\u00eda microsc\u00f3pica de los dos revestimientos de acero inoxidable tras 1 a\u00f1o de exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica en la estaci\u00f3n de Zhongshan. La superficie del recubrimiento 316L presentaba numerosos agujeros de picaduras, con diferencias insignificantes en el contenido de elementos met\u00e1licos dentro y fuera de las picaduras, aunque el contenido de ox\u00edgeno era mayor en las paredes de las picaduras. El acero inoxidable depende de elementos f\u00e1cilmente pasivantes, como el Cr y el Mo, para formar una pel\u00edcula de \u00f3xido densa que resista la corrosi\u00f3n por Cl-; un mayor contenido de ox\u00edgeno indica una pel\u00edcula de pasivaci\u00f3n m\u00e1s densa, y las zonas con menor contenido de pel\u00edcula de pasivaci\u00f3n se corroen preferentemente. La superficie del recubrimiento 2205 mostraba caracter\u00edsticas de corrosi\u00f3n selectiva, con las regiones de austenita (B2) de menor contenido en Cr corroy\u00e9ndose preferentemente, mientras que las regiones de ferrita (B1) con mayor contenido en Cr mostraban mayores niveles de ox\u00edgeno y una calidad superior de la pel\u00edcula de pasivaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

\"Efectos<\/figure>\n\n\n\n

En la figura 5 se muestra la morfolog\u00eda confocal l\u00e1ser de los dos revestimientos de acero inoxidable tras 1 a\u00f1o de exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica en la estaci\u00f3n Zhongshan de la Ant\u00e1rtida. El recubrimiento 316L presentaba numerosos puntos peque\u00f1os de corrosi\u00f3n por picaduras, con algunas picaduras peque\u00f1as que se agregaban y fusionaban en picaduras m\u00e1s grandes, la m\u00e1s profunda de las cuales alcanzaba los 12,89 \u03bcm. En cambio, el revestimiento 2205 no presentaba caracter\u00edsticas de corrosi\u00f3n por picaduras, sino que sufr\u00eda principalmente una ligera corrosi\u00f3n selectiva, y su morfolog\u00eda microsc\u00f3pica reflejaba la estructura de doble fase caracter\u00edstica del acero inoxidable d\u00faplex.<\/p>\n\n\n\n

El an\u00e1lisis de fases de los dos revestimientos de acero inoxidable en su estado inicial y despu\u00e9s de 1 a\u00f1o de exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica en la estaci\u00f3n de Zhongshan (Figura 6) revel\u00f3 que los revestimientos 316L y 2205 manten\u00edan una estructura austen\u00edtica monof\u00e1sica estable y una estructura austen\u00edtica-ferr\u00edtica bif\u00e1sica, respectivamente, tanto antes como despu\u00e9s de la exposici\u00f3n. Las superficies de los revestimientos s\u00f3lo experimentaron una corrosi\u00f3n menor sin acumulaci\u00f3n significativa de productos de corrosi\u00f3n. Dado que el espesor de la pel\u00edcula de pasivaci\u00f3n no suele superar los 10 nm, no se detectaron picos de difracci\u00f3n adicionales. Los recubrimientos de 316L y 2205 revestidos por l\u00e1ser demostraron estabilidad de fase en el entorno de exposici\u00f3n atmosf\u00e9rico ant\u00e1rtico.<\/p>\n\n\n\n

Seg\u00fan los resultados anteriores, los productos de corrosi\u00f3n observados en las muestras proced\u00edan del sustrato, mientras que los propios revestimientos no presentaban cambios significativos. Se emple\u00f3 el m\u00e9todo de p\u00e9rdida de masa para investigar la velocidad de corrosi\u00f3n de las muestras y evaluar la eficacia protectora de los revestimientos de acero inoxidable. En los estudios de corrosi\u00f3n por exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica, la p\u00e9rdida de masa por corrosi\u00f3n y la velocidad de corrosi\u00f3n de los materiales met\u00e1licos se calculan mediante las siguientes ecuaciones: donde \u03c9 representa la p\u00e9rdida de masa por corrosi\u00f3n por unidad de superficie (g\/m\u00b2), \u03bd denota la velocidad de corrosi\u00f3n (mm\/a), m_t es la masa de la muestra tras la eliminaci\u00f3n del \u00f3xido (g), m_0 es la masa de la muestra antes de la exposici\u00f3n (g), S es la superficie de la muestra (cm\u00b2), \u03c1 es la densidad del acero de baja aleaci\u00f3n (aproximadamente 7,86 g\/cm\u00b3), y t es el tiempo de exposici\u00f3n (h).<\/p>\n\n\n\n

La p\u00e9rdida de masa calculada y la velocidad media de corrosi\u00f3n del acero FH690 bajo la protecci\u00f3n de los dos revestimientos se presentan en la figura 7. Bajo el recubrimiento 316L, la p\u00e9rdida de masa del acero FH690 fue de 12,5 mg-cm-\u00b2, con una velocidad media de corrosi\u00f3n de 15,9 \u03bcm-a-\u00b9; bajo el recubrimiento 2205, la p\u00e9rdida de masa fue de 12,8 mg-cm-\u00b2, con una velocidad media de corrosi\u00f3n de 16,3 \u03bcm-a-\u00b9. Ambos recubrimientos mostraron una corrosi\u00f3n insignificante en el ambiente atmosf\u00e9rico ant\u00e1rtico, proporcionando una protecci\u00f3n eficaz al sustrato de acero FH690. Las velocidades medias de corrosi\u00f3n bajo los dos revestimientos fueron casi id\u00e9nticas, atribuy\u00e9ndose toda la p\u00e9rdida de masa al sustrato expuesto. En comparaci\u00f3n con la velocidad de corrosi\u00f3n del acero marino de grado 690 MPa sin protecci\u00f3n en la atm\u00f3sfera ant\u00e1rtica (18,7 \u03bcm-a-\u00b9), se consigui\u00f3 una reducci\u00f3n significativa.<\/p>\n\n\n\n

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 HV\u2080.\u2082 y 392,77 HV\u2080.\u2082, respectivamente. Normalmente, la microdureza de la fundici\u00f3n 316L no supera los 200 HV\u2080.\u2082, mientras que la de la fundici\u00f3n 2205 es de aproximadamente 300 HV\u2080.\u2082. La mayor dureza de los revestimientos revestidos por l\u00e1ser puede atribuirse a dos factores: en primer lugar, el r\u00e1pido enfriamiento durante el revestimiento por l\u00e1ser da lugar a estructuras dendr\u00edticas y de grano equiaxial fino, lo que contribuye a reforzar el refinamiento del grano; en segundo lugar, la uni\u00f3n metal\u00fargica 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 diluci\u00f3n del Fe, reduciendo el contenido de otros elementos. Tras 1 a\u00f1o de exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica en la estaci\u00f3n de Zhongshan, la microdureza de los revestimientos permaneci\u00f3 pr\u00e1cticamente inalterada, lo que demuestra una excelente adaptabilidad medioambiental.<\/p>\n\n\n\n

2.3 Comportamiento tribol\u00f3gico
La figura 9 presenta el comportamiento tribol\u00f3gico de los dos revestimientos de acero inoxidable antes y despu\u00e9s de la exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica ant\u00e1rtica. En condiciones de fricci\u00f3n por deslizamiento en seco, el coeficiente de fricci\u00f3n (COF) se estabiliz\u00f3 al cabo de aproximadamente 300 s, alcanzando un valor estable de aproximadamente 0,7. Tras 1 a\u00f1o de exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica en la estaci\u00f3n de Zhongshan, el COF del revestimiento 316L disminuy\u00f3 ligeramente en comparaci\u00f3n con su estado inicial, mientras que el del revestimiento 2205 permaneci\u00f3 invariable. La p\u00e9rdida de volumen de desgaste de ambos revestimientos se mantuvo constante antes y despu\u00e9s de la exposici\u00f3n, y el revestimiento 2205 mostr\u00f3 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 deformaci\u00f3n pl\u00e1stica bajo la presi\u00f3n de la bola deslizante. El \u00edndice de desgaste (\u03bc) de los revestimientos se calcul\u00f3 mediante la ecuaci\u00f3n de Archard: donde V es la p\u00e9rdida de volumen de desgaste medida (mm\u00b3), N es la carga normal (N) y d es la distancia total de deslizamiento (m).<\/p>\n\n\n\n

Los resultados calculados, que se muestran en la figura 9d, indican que los \u00edndices de desgaste de los revestimientos 316L y 2205 fueron de aproximadamente 8,35 \u00d7 10-\u2076 mm\u00b3-N-\u00b9-m-\u00b9 y 7,85 \u00d7 10-\u2076 mm\u00b3-N-\u00b9-m-\u00b9, respectivamente. Tras la exposici\u00f3n a la atm\u00f3sfera ant\u00e1rtica, los \u00edndices de desgaste de ambos revestimientos se mantuvieron en los niveles anteriores a la exposici\u00f3n, lo que demuestra una resistencia estable al desgaste.<\/p>\n\n\n\n

La figura 10 muestra la morfolog\u00eda de la huella de desgaste de los dos revestimientos de acero inoxidable despu\u00e9s de 1 a\u00f1o de exposici\u00f3n en la estaci\u00f3n 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 \u03bcm, mientras que la del recubrimiento 2205 era de 495,71 \u03bcm, en consonancia con la mayor p\u00e9rdida de masa observada en el recubrimiento 316L. Morfol\u00f3gicamente, ambos recubrimientos presentaban surcos de arado y capas de transferencia en las huellas de desgaste, lo que indicaba la aparici\u00f3n de desgaste abrasivo y adhesivo. El revestimiento 316L mostraba una mayor prevalencia de capas de transferencia, siendo m\u00e1s prominente el desgaste adhesivo, mientras que el revestimiento 2205 mostraba surcos de arado m\u00e1s pronunciados, sugiriendo que el mecanismo dominante era el desgaste abrasivo. Las capas de transferencia mostraban un contenido de ox\u00edgeno extremadamente alto, atribuido al calor de fricci\u00f3n durante el desgaste rec\u00edproco que fomentaba la oxidaci\u00f3n de elementos pasivantes como el Cr y el Mo.<\/p>\n\n\n\n

2.4 Comportamiento electroqu\u00edmico de la corrosi\u00f3n
La figura 11 muestra las curvas de polarizaci\u00f3n potenciodin\u00e1mica de los dos revestimientos de acero inoxidable, con los par\u00e1metros de corrosi\u00f3n electroqu\u00edmica que figuran en la tabla 3. Despu\u00e9s de 1 a\u00f1o de exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica en la estaci\u00f3n de Zhongshan, la curva de polarizaci\u00f3n potenciodin\u00e1mica del recubrimiento 316L mostr\u00f3 un cambio m\u00ednimo en la tendencia, aunque el potencial de ruptura por picaduras (E_b, inicial 536,8 mV, postexposici\u00f3n 503,7 mV) se desplaz\u00f3 ligeramente antes, y la densidad de corriente pasiva (i_p) se duplic\u00f3. El intervalo de pasivaci\u00f3n (\u0394E) del recubrimiento 2205 se mantuvo aproximadamente en 1300 mV, pero la i_p aument\u00f3 de 2,455 \u03bcA-cm-\u00b2 a 4,177 \u03bcA-cm-\u00b2 post-exposici\u00f3n. Tras la exposici\u00f3n, la resistencia a la corrosi\u00f3n de los revestimientos 316L y 2205 disminuy\u00f3 en diversos grados, atribuidos a defectos superficiales inducidos por la corrosiva atm\u00f3sfera ant\u00e1rtica.<\/p>\n\n\n\n

La figura 12 presenta los resultados de la espectroscopia de impedancia electroqu\u00edmica (EIS) de los dos revestimientos de acero inoxidable. Despu\u00e9s de 1 a\u00f1o de exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica, los gr\u00e1ficos de Nyquist (Figura 12a) de los recubrimientos 316L y 2205 mostraron radios de arco capacitivo reducidos, lo que indica una disminuci\u00f3n de la resistencia a la transferencia de carga y la estabilidad de la pel\u00edcula de pasivaci\u00f3n. En los gr\u00e1ficos de Bode (Figura 12b), el m\u00f3dulo de impedancia (|Z|) a 0,1 Hz, que suele reflejar la resistencia a la polarizaci\u00f3n del material en la soluci\u00f3n, disminuy\u00f3 tras la exposici\u00f3n en ambos recubrimientos, lo que indica una menor resistencia a la corrosi\u00f3n. Adem\u00e1s, un \u00e1ngulo de fase mayor y un rango m\u00e1s amplio en la regi\u00f3n de frecuencia media indican una mayor estabilidad de la pel\u00edcula de pasivaci\u00f3n. Tras la exposici\u00f3n, el \u00e1ngulo de fase de frecuencia media del recubrimiento 316L se estrech\u00f3 y disminuy\u00f3, mientras que el del recubrimiento 2205 tambi\u00e9n disminuy\u00f3, lo que refleja una disminuci\u00f3n de la calidad de la pel\u00edcula de pasivaci\u00f3n. Dada la presencia de dos constantes temporales en el proceso de corrosi\u00f3n, se utiliz\u00f3 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 reacci\u00f3n del electrodo de los recubrimientos se reg\u00eda principalmente por el paso de transferencia de carga. Tras la exposici\u00f3n, el R_c de ambos recubrimientos disminuy\u00f3. A pesar de una ligera reducci\u00f3n de la resistencia a la corrosi\u00f3n tras la exposici\u00f3n atmosf\u00e9rica ant\u00e1rtica, los recubrimientos revestidos con l\u00e1ser mantuvieron un estado de pasivaci\u00f3n estable y un bajo \u00edndice de corrosi\u00f3n, continuando proporcionando una protecci\u00f3n eficaz al acero marino de baja temperatura.<\/p>\n\n\n\n

\"Efectos<\/figure>\n\n\n\n

3 Conclusiones<\/p>\n\n\n\n

En este trabajo se prepararon revestimientos de acero inoxidable austen\u00edtico 316L y acero inoxidable d\u00faplex 2205 sobre el sustrato de acero marino de baja temperatura FH690 mediante tecnolog\u00eda de revestimiento por l\u00e1ser. Los recubrimientos se expusieron a la atm\u00f3sfera durante 1 a\u00f1o en la estaci\u00f3n Zhongshan de la Ant\u00e1rtida. Se analizaron el efecto protector, la microestructura, la dureza, la fricci\u00f3n y el desgaste, y el comportamiento de corrosi\u00f3n electroqu\u00edmica de los dos recubrimientos. Los resultados son los siguientes:<\/p>\n\n\n\n

(1) Se produjeron ligeras picaduras en la superficie del revestimiento 316L y una ligera corrosi\u00f3n selectiva en la superficie del revestimiento 2205. Ambos revestimientos de acero inoxidable pueden mantener una estructura de fases estable, que desempe\u00f1a un buen papel protector sobre el sustrato de acero FH690 y reduce la velocidad de corrosi\u00f3n atmosf\u00e9rica del sustrato.<\/p>\n\n\n\n

(2) La microdureza de los dos revestimientos apenas vari\u00f3; el coeficiente de fricci\u00f3n se mantuvo estable en torno a 0,7, y los \u00edndices de desgaste de los revestimientos 316L y 2205 se mantuvieron en torno a 8,35 y 7,85\u00d710-6 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 mec\u00e1nica y al desgaste estable antes y despu\u00e9s de la exposici\u00f3n ant\u00e1rtica.<\/p>\n\n\n\n

(3) Se gener\u00f3 una peque\u00f1a cantidad de defectos de corrosi\u00f3n en la superficie de los dos revestimientos, lo que provoc\u00f3 un aumento de la densidad de corriente pasiva, un potencial de ruptura temprana del revestimiento de 316L y una disminuci\u00f3n de la impedancia de la pel\u00edcula de pasivaci\u00f3n de los dos revestimientos, pero aun as\u00ed fueron capaces de mantener un buen efecto de pasivaci\u00f3n y una baja velocidad de corrosi\u00f3n.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

With the development of polar resource exploration and polar shipping, significant attention has been directed toward materials for polar equipment and protective technologies against damage in extreme environments. To address the corrosion protection needs of marine engineering steel and the evaluation of stainless steel performance under low-temperature conditions, laser cladding technology was employed to fabricate […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1185,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[5,3],"tags":[102],"table_tags":[],"class_list":["post-1189","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-professional-knowledge","category-blog","tag-sheldon-li"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1189"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5196,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1189\/revisions\/5196"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1185"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1189"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1189"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1189"},{"taxonomy":"table_tags","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.greenstone-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/table_tags?post=1189"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}