Influence of laser surface hardening on corrosion properties of Al-Zn-Si cast alloy

Influencia del endurecimiento superficial por láser en las propiedades de corrosión de la aleación de fundición Al-Zn-Si

Este trabajo se centra en el efecto del tratamiento superficial con láser (potencia del láser 50 y 80 W) sobre la microestructura y las propiedades de corrosión de la aleación de fundición autoendurecida AlZn10Si8Mg utilizada para la construcción de motores y vehículos. Se llevó a cabo la técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) y gráficos de Nyquist en una solución de prueba de NaCl 1M a 20 °C. Un estudio detallado de la corrosión mostró que la resistencia a la corrosión de las muestras con capa láser era marginalmente menor; probablemente la presencia de iones cloruro dañó significativamente la película de Al₂O₃ y provocó la formación de NaAlO₂.

INTRODUCCIÓN

Las aplicaciones avanzadas de automoción requieren materiales con propiedades superficiales especiales, como alta resistencia a la corrosión y al desgaste y dureza. Las aleaciones que poseen estas propiedades suelen ser muy caras y su utilización aumenta drásticamente el coste de las piezas. Por otra parte, es muy probable que los fallos o la degradación de los componentes de automoción debidos a la interacción mecánica y química (electroquímica) con el entorno se inicien en la superficie, ya que la intensidad de la tensión externa y el ataque medioambiental suelen ser mayores en la superficie [1-4].

La fusión superficial por láser es una tecnología bien establecida que se aplica a muchos materiales para endurecerlos, reducir la porosidad y aumentar la resistencia al desgaste y a la corrosión. Las modificaciones de las propiedades superficiales del material se deben a una rápida fusión seguida de una rápida solidificación. El contacto íntimo entre la masa fundida y el sustrato sólido provoca una extracción de calor muy rápida durante la solidificación, lo que da lugar a velocidades de enfriamiento muy elevadas del orden de 105 a 108 k/s [1, 5-6].

Los materiales procesados mediante solidificación rápida tienden a mostrar ventajas de microestructura refinada, microsegregación reducida, amplia solubilidad sólida y formación de fases metaestables. En general, se acepta que la mejora del comportamiento frente a la corrosión se debe al refinamiento (homogeneización) de la microestructura y a la disolución (redistribución) de precipitados o inclusiones, que resultan de la solidificación rápida [5-7].

En los últimos años ha habido interés en el uso de la tecnología láser para la realización de superficies resistentes a la corrosión en aleaciones de ingeniería basadas en acero. Más recientemente, ha crecido el interés por mejorar el comportamiento frente a la corrosión de las aleaciones de aluminio mediante técnicas láser a las utilizadas para el acero.

Las aleaciones de fundición Al-Zn-Si recicladas pueden utilizarse a menudo en nuevos productos de fundición para ingeniería mecánica, piezas de fundición hidráulicas, piezas de maquinaria textil, componentes de automóviles o piezas grandes sin tratamiento térmico [8-10].