Electrochemical Behavior of a Stainless Steel Superficially Modified with Nitrogen by Three-dimensional Ion Implantation

Comportamiento electroquímico de un acero inoxidable modificado superfi-cialmente con nitrógeno por medio de implantación iónica tridimensional

Los aceros inoxidables de grado martensítico se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones industriales y quirúrgicas, a pesar de su tendencia natural a sufrir corrosión local y uniforme cuando se exponen continuamente a condiciones de operación agresivas. Con el fin de mejorar sus propiedades superficiales, en este trabajo se ha caracterizado el comportamiento, en soluciones salinas, del acero inoxidable AISI 420, cuya superficie fue modificada mediante la implantación tridimensional de iones utilizando técnicas electroquímicas. La superficie de las muestras fue implantada con partículas de nitrógeno ionizado con una energía de 10 keV, variando el tiempo de implantación entre 30 y 90 minutos. Tras el tratamiento superficial, las muestras se expusieron a una solución acuosa de NaCl al 3% (p/p) durante 21 días. Se realizaron ensayos de extrapolación de Tafel, resistencia a la polarización lineal y espectroscopia de impedancia electroquímica, con el objetivo de cuantificar el efecto de la técnica de implantación iónica frente a la corrosión electroquímica. Para establecer una comparación, también se realizaron las mismas pruebas en muestras no tratadas. Los resultados indicaron un aumento del potencial de corrosión, de la resistencia a la polarización y una disminución de la densidad de corriente de las muestras implantadas, demostrando así que, al retrasar la actividad corrosiva, la implantación tridimensional de iones ofrece una mejor protección contra la corrosión electroquímica en muestras de acero inoxidable AISI 420 implantadas con nitrógeno.

INTRODUCCIÓN

El acero inoxidable martensítico de grado 420 (AISI 420 SS) es un acero de alto contenido en carbono con un contenido en masa de cromo de hasta el 14% y otros elementos de aleación como Mn (1%), Mo (1%), Si (1%), S (0,03%) y P (0,04%). Esta estructura composicional, junto con su tratamiento térmico durante el proceso de fabricación, lo convierte en un material atractivo para diversas aplicaciones industriales en la ingeniería moderna; tiene un notable rendimiento operativo en entornos electrolíticos y propiedades mecánicas relativamente importantes (dureza y ductilidad). A pesar de ello, el acero inoxidable de grado 420 sufre grandes daños cuando se expone a determinadas condiciones, por ejemplo, cuando funciona en condiciones de recocido o a altas temperaturas. Este tipo de acero ha demostrado una menor resistencia a la corrosión y tendencia a la picadura en comparación con otras aleaciones martensíticas y austeníticas (Voort et al., 2004).

Debido a casos de este tipo, la mejora de las propiedades fisicoquímicas (particularmente en estructuras de naturaleza metálica), mediante técnicas novedosas, seguras y fiables que trabajan con equipos fáciles de operar, baratos y ecológicos, diseñados específicamente para avanzar en la ingeniería de materiales sólidos y la tecnología de superficies, ha despertado un interés creciente por parte de la comunidad científica.