Resistencia Corrosión Nanopolvos Boruros y Carburos en Electrolitos Níquel: Influencia Acidez, Temperatura y Tiempo Exposición

Resumen

Investigamos comportamiento corrosión nanopolvos alta pureza (91.8–97.6% fase principal, 32–78 nm tamaño promedio) boruros y carburos metales grupos IV–VIB, más carburo silicio, en baños electrolíticos níquel estándar. Resistencia corrosión cuantificada función pH electrolito, temperatura, duración exposición. Resultados muestran boruros y carburos nanopolvos dentro cada grupo exhiben resistencia comparable, con períodos inducción esencialmente infinitos medios alcalinos. Nanopolvos carburo silicio, sin embargo, permanecen altamente resistentes en todas condiciones ácidas probadas.

Antecedentes

Rendimiento recubrimientos electroquímicos compuestos (CEC) depende estabilidad corrosión polvos refuerzo. Disolución no deseada fases endurecedoras (ej. boruros) en electrolito puede comprometer integridad recubrimiento y limitar selección materiales. Estudios previos a menudo ignoraron disolución polvos, llevando afirmaciones sobre-optimistas endurecimiento dispersión baños crómicos conteniendo diboruro circonio. Consecuentemente, evaluación sistemática nanopolvos compuestos refractarios en electrolitos níquel esencial, dada escasez datos nanoestructurados boruros y carburos. Este trabajo se enfoca resistencia corrosión nanopolvos boruro y carburo circonio, titanio, vanadio, cromo, molibdeno, tungsteno, y carburo silicio, en baños níquel bajo pH, temperatura, tiempo exposición variables.

Métodos

Nanopolvos boruros y carburos sintetizados vía rutas plasmquímicas y electroquímicas alta temperatura; características clave Tabla 1. Pruebas corrosión emplearon formulaciones estándar electrolito níquel (Tabla 2). Acidez electrolito ajustada ácido sulfúrico concentrado. Concentración polvo mantenida 10 kg/m³. Previo prueba, polvos sometidos refinamiento repetido reducir impurezas grafito nanoscópico y boro 0.1–0.3% (p/p) y aplicar estrés térmico vacío, prevenir aglomeración. Velocidades disolución determinadas pérdida mássica residuo insoluble y mediciones concentración iones electrolito usando técnica magnetométrica.

Resultados y Discusión

Comportamiento corrosión nanopolvos boruro y carburo ilustrado Figs. 1 y 2. Ambos grupos muestran susceptibilidad similar, gobernada principalmente acidez electrolito. Baños ácidos (pH 2.0–3.0), disolución rápida: tras 3 h 323 K, disolución boruro 9.5–15.6%; tras 24 h, 31.0–38.2%; tras 240 h, 75.1–89.9%. Carburos tipo metálico muestran resistencia ligeramente mayor, niveles disolución comparables logrados tras 24, 120, 360 h, respectivamente. Elevación temperatura acelera consistentemente corrosión, reflejando tasas reacción aumentadas entre nanomateriales y especies ácido.

Todos nanomateriales investigados experimentaron aumento pronunciado área superficial específica durante disolución —aumentando ~2,000 m²/kg pre-tratamiento a ~10,000 m²/kg post-tratamiento— indicativo mecanismo disolución por capas. Carburo silicio mantuvo únicamente grado disolución <10% todo rango pH y temperatura estudiado.

Figura 3 presenta curvas cinéticas disolución derivadas cambios concentración iones. Períodos inducción —definidos tiempo disolver 50% masa inicial— 32–49 h boruros y 68–88 h carburos pH 2.5; 92–112 h y 138–167 h pH 3.0; efectivamente infinitos pH 5.0. Comparado polvos grano grueso, velocidad disolución nanopolvos 3–5× mayor, subrayando efecto tamaño nanométrico pronunciado.

En resumen, nanopolvos boruro y carburo metales estudiados exhiben resistencia corrosión comparable electrolitos níquel, dictada principalmente acidez electrolito. Sus tasas disolución marcadamente mayores análogos grano grueso, clara manifestación efecto escala nanométrica. Nanopolvos carburo silicio permanecen excepcionalmente resistentes casi todos valores pH probados, haciéndolos adecuados amplia gama procesos electroquímicos.

Conclusiones

1. Resistencia corrosión nanopolvos boruro, carburo, carburo silicio en electrolitos níquel depende acidez electrolito, temperatura, duración exposición.
2. Baños ácidos (pH 2.0–3.0), nanopolvos disuelven rápidamente —alcanzando 75–90% tras 240 h— y esta tasa acelera con temperatura.
3. Nanopolvos carburo silicio muestran estabilidad excepcional; disolución nunca excede 12% rango pH 2.0–5.0 temperaturas 295–353 K.

Abreviaturas

CEC

Recubrimientos electroquímicos compuestos