Efecto de la velocidad de calentamiento sobre las propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión de aleaciones de titanio modificadas

Effect of heating rate on the mechanical properties and corrosion resistance of titanium alloy modified

El titanio y sus aleaciones son ampliamente utilizados como materiales biocompatibles, debido a su estabilidad química con el cuerpo humano, una buena relación densidad/resistencia, resistencia a la fatiga, resistencia a la corrosión, entre otros. La capacidad de estos materiales a desarrollar una película pasiva de óxido de manera natural sobre la superficie, lo hace favorable a diferentes aplicaciones, no obstante, la estabilidad de la película es afectada por ambientes agresivos. Los procesos de modificación superficial han sido una alternativa para mejorar la resistencia a la corrosión y algunas propiedades mecánicas. Estas características se deben entre otros a la generación de manera natural de una película de óxido pasiva cuando son expuestos al aire. Esta investigación evaluó el efecto de la velocidad de calentamiento en la oxidación térmica de aleaciones de titanio (Ti6Al4V). Las aleaciones de titanio fueron sometidas a oxidación térmica a 600,700 y 800°C con velocidad de calentamiento de 3, 4 y 5 °Cmin^-1 y enfriamiento isotérmico en horno. La caracterización morfológica de la película de óxido se llevó a cabo mediante Microscopia Electrónica de Barrido y las pruebas de resistencia a la corrosión se realizaron mediante técnicas de polarización potenciodinámica en solución Ringer como electrolito. Los resultados muestran la influencia de la temperatura y la velocidad de calentamiento en el espesor de la película de óxido en un diseño factorial 3². Las muestras oxidadas térmicamente a 600 y 800ºC presentaron mejores resultados respecto a resistencia a la corrosión, además se evidenció un incremento de dureza 2.5 veces mayor en muestras oxidadas a 800°C en comparación con el material base.

INTRODUCCIÓN

El titanio y sus aleaciones poseen buenas propiedades como resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas y biocompatibilidad además de su baja densidad lo cual lo hace un material muy utilizado en la industria médica, química 1 así como en la automotriz en la cual se emplea para la construcción de bielas, muelles, sistemas de escape entre otros (2-3 de igual forma es utilizado en la industria aeronáutica para la construcción de partes del fuselaje del avión y componentes de la cámara de compresión como el turbofan 3.

Una característica importante del titanio y sus aleaciones es la generación de manera natural de una película de óxido pasiva a partir de la reacción con el oxígeno, sin embargo esta película presenta baja resistencia al desgaste y en algunos casos, debido a la acción de medios agresivos, puede presentar desprendimiento generando reacciones adversas ya que estas partículas participan como abrasivos de tercer cuerpo que aceleran el desgaste en diferentes interfaces [4-6]. Debido a esto diferentes métodos de modificación superficial, tales como deposición por plasma, nitruración, anodizado, oxidación térmica entre otros, han sido utilizados para mejorar ciertas propiedades de estas aleaciones como el caso de la dureza, la resistencia a la corrosión, la resistencia al desgaste entre otras 7-10.