Control de la corrosión mediante tratamientos de fosfatado

Résumé

En el marco de la economía circular, resulta de suma importancia encontrar estrategias que permitan prolongar la vida útil de las estructuras que nos rodean. Uno de los desafíos más significativos asociados a las estructuras compuestas, como ocurre con el hormigón armado, radica en el deterioro y debilitamiento del conjunto ocasionado por la corrosión metálica. Además de comprometer la integridad de las edificaciones y estructuras, este fenómeno conlleva también problemáticas de carácter estético. Con el propósito de extender la vida útil de dichas estructuras compuestas y minimizar los elevados costes vinculados a su reparación o incluso en algunos casos sustitución, se propone mejorar el proceso de fosfatado por inmersión de las barras metálicas de acero, con el objetivo de inhibir la corrosión y prolongar la vida útil del conjunto. No obstante, esta problemática no se limita exclusivamente al ámbito de la construcción, sino que también afecta a diversos sectores de la industria como la automoción y la metalurgia, donde la prevención de la corrosión juega un papel fundamental. La presente investigación busca proporcionar nuevas alternativas para abordar el desafiante problema de la corrosión ofreciendo un amplio abanico de posibilidades de parametrización y perfeccionando el proceso de fosfatado convencional, siempre con el objetivo de alcanzar un recubrimiento con características mejoradas y reducir el impacto ambiental del proceso. La primera parte de la investigación se centra en el análisis exhaustivo de la etapa previa del proceso de fosfatado de zinc, conocida como etapa de decapado o limpieza superficial. Esta fase reviste un gran interés debido a la importancia de comenzar el proceso con una superficie metálica libre de cualquier tipo de impureza o resto de óxido para permitir la correcta formación posterior del recubrimiento. Se evalúa el potencial de decapantes alternativos, como el ácido cítrico, como sustitutos menos agresivos a los ácidos empleados convencionalmente en la industria, como el ácido sulfúrico o el ácido clorhídrico. Además, se investigan diferentes condiciones para todos ellos, con la intención de obtener resultados acerca de cómo afecta el agente decapante, su concentraciones y la temperatura de la etapa de limpieza inicial en las propiedades y características de la capa final de fosfato de zinc. La segunda parte del trabajo se centra en el análisis de la etapa de fosfatado mediante inmersión. Se examina el efecto de prácticamente todos los parámetros involucrados, así como las relaciones entre ellos con el fin de obtener un amplio espectro de posibles modificaciones y combinaciones en los parámetros, para conseguir recubrimientos de fosfato de zinc con características específicas de masa, composición y resistencia a la corrosión. Una vez analizadas y estudiadas dos de las tres etapas fundamentales del proceso, la última parte de esta tesis doctoral aborda el efecto de la etapa previa de activación superficial (etapa intermedia entre el decapado ácido y el fosfatado). Estudios previos confirman la importancia de esta etapa para lograr una película homogénea y compacta, características deseables para este tipo de recubrimiento. En este trabajo se evalúa cual es el efecto real de la etapa previa y si es posible reemplazar la etapa de activación superficial por otras técnicas de interés en la obtención de películas de altas propiedades como, por ejemplo, sustituir la activación superficial por la incorporación de técnicas sonoquímicas durante el tiempo de inmersión en el baño de fosfatado. Con el fin de realizar una caracterización precisa de las capas obtenidas, se emplean diversas técnicas de análisis. Una de ellas es la espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), una técnica no destructiva que permite examinar el comportamiento de la película formada. También se utiliza la polarización lineal potenciodinámica para determinar mediante el método de las pendientes de Tafel la velocidad de corrosión del material recubierto. Por último, la microscopía electrónica de barrido (SEM) se emplea para proporcionar información morfológica y topográfica de los cristales que forman la capa de fosfato de zinc. El estudio se completa con la metodología de dispersión de rayos X (EDX) que permite obtener un análisis cuantitativo de la composición del recubrimiento.