El grupo de investigación Caracterización, Corrosión y Degradación de Materiales de Interés Tecnológico de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) diseña nuevas aleaciones de magnesio modificadas con elementos lantánidos con objeto de mejorar su resistencia a la corrosión.
Las aleaciones de magnesio representan una alternativa a los actuales metales estructurales, postulándose como las aleaciones estructurales más atractivas para la industria del automóvil, debido a que su baja densidad y su elevada resistencia podrían contribuir potencialmente a la reducción del peso de los vehículos de transporte en un futuro. Sin embargo, uno de los principales problemas de la utilización del magnesio está en su elevada tendencia a la corrosión. Las aleaciones de magnesio son susceptibles de sufrir corrosión severa en ambientes húmedos sin y con contaminación de iones cloruro, ambientes típicos a los que se ven expuestos los vehículos de transporte de forma habitual.
Protección anticorrosión
En los diez últimos años se ha intensificado el estudio orientado hacia la mejora de la resistencia a la corrosión de las aleaciones de magnesio. Entre las técnicas anticorrosión más utilizadas están los tratamientos superficiales basados en el diseño de recubrimientos, pintado, anodizado, etc. Asimismo, últimamente está proliferando de manera especial el diseño de nuevas aleaciones mediante la adición de aleantes que modifiquen la composición de estas aleaciones con el fin de mejorar tanto la resistencia mecánica como a la corrosión. Destaca especialmente la adición de elementos lantánidos pues se ha demostrado que mejora drásticamente su resistencia a la corrosión en los medios naturales donde trabajan los vehículos a motor.
El grupo de investigación Caracterización, Corrosión y Degradación de Materiales de Interés Tecnológico de la Universidad Complutense de Madrid dirigido por el profesor Ángel Pardo, trabaja desde 2006 en la protección de las aleaciones de magnesio frente a la corrosión. Los primeros estudios se centraron en el comportamiento a la corrosión de aleaciones de magnesio comerciales y en el efecto de recubrimientos de Al y Al/SiC depositados por proyección térmica. Actualmente, centra sus esfuerzos en diferentes tipos de protección, tales como, nuevas rutas de fabricación por moldeo en estado semi-sólido, anodizado electrolítico con plasma y, especialmente, el diseño de nuevas aleaciones de magnesio mediante la adición de elementos lantánidos a las aleaciones habituales de magnesio -que están empezando a ser usadas en la industria del automóvil-, tales como AZ91D, AZ80, AM50, etc.
Nuevas aleaciones modificadas con Nd y Gd
Recientemente se ha publicado en la revista Corrosion Science un estudio llevado a cabo por este grupo de investigación que evalúa la resistencia a la corrosión en atmósferas húmedas simuladas (80, 90 y 98% de humedad relativa, y 50ºC de temperatura) de aleaciones de magnesio AZ91D (Mg-Al-Zn) y AM50 (Mg-Al-Mn) con varias concentraciones de los lantánidos Nd y Gd comprendidas en el intervalo 0.2-1.5% en masa.
El estudio reveló que la adición de Nd o Gd a las aleaciones AM50 y AZ91D modifica su microestructura favoreciendo, en primer lugar, la formación de compuestos intermetálicos Al2Nd o Al2Gd y Al–Mn-Nd/Gd, y, en segundo lugar, provocando la retirada de aluminio de la matriz y reduciendo la fracción de fase b-Mg17Al12 (una de las fases características de la microestructura de este tipo de aleaciones; figura 1). Asimismo se reduce el contenido en manganeso de los compuestos intermetálicos Al–Mn disminuyendo drásticamente su actividad catódica y, por tanto, mejorando el comportamiento a la corrosión. Sin embargo, también se observó que dicha mejora está condicionada por los valores de HR del medio. En medios con valores de HR muy elevados (por encima del 90%), se favorece la formación de una pequeña capa de productos de corrosión formada principalmente por brucita (Mg(OH)2) e hidromagnesita (Mg5(CO3)4(OH)2.4H2O).
“La resistencia a la corrosión en atmósferas húmedas de la aleación AM50 mejora un 43-45% con la adición de Nd o Gd, mientras que no experimenta un cambio significativo en el caso de la aleación AZ91D, con mayor contenido en aluminio”, explica Ángel Pardo, director del Departamento de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica y coautor del estudio publicado en la revista Corrosion Science.
Los resultados experimentales indican que la adición de pequeños contenidos de elementos lantánidos a las aleaciones de magnesio reduce la actividad galvánica de las mismas convirtiéndolas en excelentes candidatas para ser usadas comos materiales estructurales de vehículos de transporte, en atmósferas que presenten intermitentemente elevada humedad relativa. Se prevé que la aplicación de este nuevo tipo de aleaciones en la industria del automóvil conlleve -dadas las propiedades que presentan- a una disminución en el consumo de combustible y, esto a su vez, a una reducción en la emisión de contaminantes al medio ambiente. En definitiva, se contribuiría a una mejora sustancial de la eficiencia de los vehículos a motor
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