Recubrimientos anticorrosivos ecoamigables para la protección del aluminio AA1050

El aluminio es el segundo metal más utilizado en el mundo, destacándose por su baja densidad y excelente conductividad térmica y eléctrica, así como por su resistencia a la corrosión. Debido a estas propiedades, las aleaciones de aluminio se emplean extensamente en diversas industrias como la constr...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Byrne, Christian Eduardo
Otros Autores: Deyá, Marta Cecilia
Formato: Tesis Tesis de doctorado
Lenguaje:Español
Publicado: 2024
Materias:
Química
Aluminio
Recubrimientos
Corrosión
Taninos
Pinturas
Imprimaciones
Acceso en línea:http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/174705
https://doi.org/10.35537/10915/174705
Aporte de:
SEDICI (UNLP) de Universidad Nacional de La Plata
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description El aluminio es el segundo metal más utilizado en el mundo, destacándose por su baja densidad y excelente conductividad térmica y eléctrica, así como por su resistencia a la corrosión. Debido a estas propiedades, las aleaciones de aluminio se emplean extensamente en diversas industrias como la construcción, automotriz, aeronáutica, aeroespacial y construcción naval, y también en el envasado de alimentos, bebidas y productos farmacéuticos. La alta resistencia a la corrosión del aluminio se debe a la formación de una película delgada, compacta y adherente de óxido pasivo en su superficie. Esta película es estable en soluciones acuosas en un intervalo de pH entre 4,0 y 8,5. No obstante, dada su naturaleza anfótera, cuando el metal se expone a condiciones extremas de acidez o alcalinidad la película de óxido se destruye y el metal se corroe. Asimismo, el aluminio también puede experimentar corrosión en la región pasiva de pH cuando el medio acuoso contiene aniones agresivos como el cloruro. En este caso la película de óxido experimenta ataques y roturas localizadas, y el aluminio se corroe de manera no uniforme por picaduras. Se han desarrollado varias estrategias para reducir la corrosión del aluminio y sus aleaciones en diferentes ambientes agresivos, y las más eficaces abarcan el uso de esquemas de pintado, esto es, una secuencia de capas de diferentes tipos de recubrimientos. Una imprimación es un recubrimiento de conversión funcional depositado sobre una superficie metálica. Su función principal es pasivar las superficies metálicas para proteger temporalmente los metales durante el almacenamiento y el transporte, y a su vez favorecer la adhesión de las pinturas a aplicar sobre el metal. Una pintura es un sistema heterogéneo formado por sólidos finamente divididos dispersos en una disolución de una resina en un determinado solvente, que por secado o curado forma una película sólida, adherente, continua y protectora. Una pintura anticorrosiva es aquella cuyo pigmento funcional principal es anticorrosivo, y se aplica luego del pretratamiento superficial, es decir, posteriormente a la aplicación de la imprimación. Su mecanismo de protección contra la corrosión normalmente combina las buenas propiedades de barrera de las matrices orgánicas, que enlentecen la absorción de agua y especies corrosivas, con la presencia de pigmentos anticorrosivos que inhiben la corrosión. Los pigmentos anticorrosivos tradicionales como minio, cromatos y fosfatos han demostrado ser muy efectivos para la protección contra la corrosión en medios agresivos, pero la actual tendencia es dejar de utilizarlos debido a su elevada toxicidad y/o impacto medioambiental. Por tanto, el desarrollo de inhibidores no tóxicos y respetuosos con el medio ambiente es de gran importancia, teniendo en cuenta principalmente las restricciones impuestas por las recientes regulaciones medioambientales. Actualmente se están estudiando diferentes extractos naturales como inhibidores de la corrosión, conocidos como inhibidores de corrosión verdes, y su uso es muy prometedor porque provienen de recursos renovables y son de fácil disponibilidad, económicos y no tóxicos. Entre estos extractos naturales se hallan los taninos, compuestos polifenólicos de relativamente alto peso molecular que se clasifican en dos grupos principales, taninos condensados y taninos hidrolizables. Los primeros están constituidos por unidades de la leucofisetinidina flavan-3,4-diol, mientras que los segundos se basan en unidades de ácido gálico (ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico) que esterifican los grupos hidroxilo de un residuo poliol. Estas estructuras contienen heteroátomos y sistemas conjugados, lo que les proporciona una elevada afinidad por las superficies metálicas. Al adsorberse sobre el sustrato metálico dan lugar a la formación de películas bi o tridimensionales que dificultan la difusión de iones agresivos como el cloruro hacia la superficie, enlenteciendo significativamente el proceso de corrosión. Por otra parte, los solventes orgánicos tienen efectos nocivos sobre la salud humana y el medio ambiente, por lo que la tendencia actual en el campo de las pinturas es su reemplazo por agua o soluciones acuosas. En base a estos conceptos, el presente trabajo de tesis se centra, por un lado, en el estudio de los taninos como inhibidores de la corrosión del aluminio en soluciones acuosas de NaCl, y, por otro, en el desarrollo y evaluación de la eficiencia anticorrosiva de imprimaciones y pinturas epoxídicas a base de agua, incorporando taninos de diversas especies vegetales como pigmentos anticorrosivos.
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Esta película es estable en soluciones acuosas en un intervalo de pH entre 4,0 y 8,5. No obstante, dada su naturaleza anfótera, cuando el metal se expone a condiciones extremas de acidez o alcalinidad la película de óxido se destruye y el metal se corroe. Asimismo, el aluminio también puede experimentar corrosión en la región pasiva de pH cuando el medio acuoso contiene aniones agresivos como el cloruro. En este caso la película de óxido experimenta ataques y roturas localizadas, y el aluminio se corroe de manera no uniforme por picaduras. Se han desarrollado varias estrategias para reducir la corrosión del aluminio y sus aleaciones en diferentes ambientes agresivos, y las más eficaces abarcan el uso de esquemas de pintado, esto es, una secuencia de capas de diferentes tipos de recubrimientos. Una imprimación es un recubrimiento de conversión funcional depositado sobre una superficie metálica. Su función principal es pasivar las superficies metálicas para proteger temporalmente los metales durante el almacenamiento y el transporte, y a su vez favorecer la adhesión de las pinturas a aplicar sobre el metal. Una pintura es un sistema heterogéneo formado por sólidos finamente divididos dispersos en una disolución de una resina en un determinado solvente, que por secado o curado forma una película sólida, adherente, continua y protectora. Una pintura anticorrosiva es aquella cuyo pigmento funcional principal es anticorrosivo, y se aplica luego del pretratamiento superficial, es decir, posteriormente a la aplicación de la imprimación. Su mecanismo de protección contra la corrosión normalmente combina las buenas propiedades de barrera de las matrices orgánicas, que enlentecen la absorción de agua y especies corrosivas, con la presencia de pigmentos anticorrosivos que inhiben la corrosión. Los pigmentos anticorrosivos tradicionales como minio, cromatos y fosfatos han demostrado ser muy efectivos para la protección contra la corrosión en medios agresivos, pero la actual tendencia es dejar de utilizarlos debido a su elevada toxicidad y/o impacto medioambiental. Por tanto, el desarrollo de inhibidores no tóxicos y respetuosos con el medio ambiente es de gran importancia, teniendo en cuenta principalmente las restricciones impuestas por las recientes regulaciones medioambientales. Actualmente se están estudiando diferentes extractos naturales como inhibidores de la corrosión, conocidos como inhibidores de corrosión verdes, y su uso es muy prometedor porque provienen de recursos renovables y son de fácil disponibilidad, económicos y no tóxicos. Entre estos extractos naturales se hallan los taninos, compuestos polifenólicos de relativamente alto peso molecular que se clasifican en dos grupos principales, taninos condensados y taninos hidrolizables. Los primeros están constituidos por unidades de la leucofisetinidina flavan-3,4-diol, mientras que los segundos se basan en unidades de ácido gálico (ácido 3,4,5-trihidroxibenzoico) que esterifican los grupos hidroxilo de un residuo poliol. Estas estructuras contienen heteroátomos y sistemas conjugados, lo que les proporciona una elevada afinidad por las superficies metálicas. Al adsorberse sobre el sustrato metálico dan lugar a la formación de películas bi o tridimensionales que dificultan la difusión de iones agresivos como el cloruro hacia la superficie, enlenteciendo significativamente el proceso de corrosión. Por otra parte, los solventes orgánicos tienen efectos nocivos sobre la salud humana y el medio ambiente, por lo que la tendencia actual en el campo de las pinturas es su reemplazo por agua o soluciones acuosas. En base a estos conceptos, el presente trabajo de tesis se centra, por un lado, en el estudio de los taninos como inhibidores de la corrosión del aluminio en soluciones acuosas de NaCl, y, por otro, en el desarrollo y evaluación de la eficiencia anticorrosiva de imprimaciones y pinturas epoxídicas a base de agua, incorporando taninos de diversas especies vegetales como pigmentos anticorrosivos. Doctor en Ciencias Exactas, área Química Universidad Nacional de La Plata Facultad de Ciencias Exactas Tesis Tesis de doctorado http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0) application/pdf

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