Nuevos recubrimientos híbridos sol-gel libres de cromatos con altas prestaciones anticorrosivas

• Autores: Andrea Alcántara García
• Directores de la Tesis: Antonia Jiménez Morales (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Carlos III de Madrid ( España ) en 2020
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Carlos Galvan Sierra (presid.), Sandra Carolina Cifuentes Cuellar (secret.), Rafael Leiva García (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales por la Universidad Carlos III de Madrid
• Materias:
  • Física
    • Física del estado sólido
      • Materiales compuestos
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de materiales
      • Propiedades de materiales
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: e-Archivo
• Resumen

  • La protección de los materiales metálicos frente a su degradación, por efecto de la corrosión, es uno de los principales objetivos en el campo de ingeniería de materiales a nivel industrial. Tradicionalmente, los cromatos hexavalentes se han empleado como anticorrosivos debido a su buena relación coste/efectividad. Sin embargo, la alta toxicidad asociada a estos compuestos implica considerables riesgos para el medio ambiente y la salud de los trabajadores. Como consecuencia, las políticas de restricción que limitan el empleo de los cromatos hexavalentes han aumentado, llegando en muchos sectores a prohibir su uso por completo. Esta situación ha suscitado la aparición de un nuevo campo de investigación centrado en fomentar alternativas más ecológicas, para la protección de sustratos metálicos frente al proceso de corrosión. Una posible solución podría basarse en los recubrimientos híbridos organo-inorgánicos sintetizados a través de la tecnología sol-gel. En esta Tesis Doctoral se han diseñado y desarrollado recubrimientos sol-gel con propiedades anticorrosivas como imprimación para sustratos de acero al carbono. La funcionalización de estos materiales se ha llevado a cabo modificando la síntesis mediante la adición de compuestos, inhibidores del proceso de corrosión, de forma directa o bien encapsulados en la estructura de sílices mesoporosas. Los inhibidores encapsulados, insertados en los recubrimientos, tienen como objetivo aumentar su tiempo de vida mediante la liberación controlada al medio. Para llevar a cabo este proyecto, en primer lugar, se ha optimizado el proceso sol-gel con el fin de obtener una matriz control con unas propiedades adecuadas para formar un film homogéneo, libre de grietas y con buena adherencia al sustrato. La segunda parte del proyecto se ha centrado en la funcionalización del material control, mediante la adición de inhibidores de la corrosión atrapados en la red intermolecular del recubrimiento. Se han evaluado tres porcentajes de inhibidores y uno de ellos ha sido seleccionado como óptimo para una adecuada protección. De forma paralela se ha llevado a cabo la inserción de iones de cerio (III), (conocidos por su inhibición catódica), en el espacio interlaminar de la estructura de un filosilicato denominado montmorillonita (MMT) empleando el método de intercambio iónico. Por último, la matriz sol-gel control se ha funcionalizado añadiendo partículas de arcilla dopadas con cerio y partículas de arcilla sin dopar en dos concentraciones distintas. Finalmente, se obtiene la evaluación de los recubrimientos a través de una caracterización fisicoquímica, la cual se complementa con un profundo estudio electroquímico mediante el empleo de técnicas tanto generales como locales. Como resultado destaca la mejora de las propiedades barrera del sol-gel dopado con cerio, así como su protección contra la corrosión.