Colombia. Estudiantes de la Universidad del Valle realizaron una investigación relacionada con la evaluación de recubrimientos de multicapas de α-Al2O3 /8YSZ para la protección frente a la corrosión a altas temperaturas.
El objetivo del presente proyecto de investigación es la síntesis y la caracterización de recubrimientos de barrera térmica (TBC – recubrimientos de barrera térmica, por sus siglas en inglés) tipo multicapa de α-Al2O3 /8YSZ en forma de película delgada, para sus aplicaciones en dispositivos de alto desempeño, como los que son depositados sobre aleaciones metálicas sometidas a altas temperaturas.
El proyecto incluye la síntesis, el crecimiento, la caracterización, en particular su comportamiento a la corrosión a altas temperaturas. Los recubrimientos con estructura tipo multicapa constituyen una de las propuestas actuales más eficaces para conseguir recubrimientos con propiedades mejoradas. Este tipo de sistemas o estructuras se basan en el apilamiento periódico de capas alternadas de materiales diferentes, por lo cual estas estructuras mejoran la adhesión del recubrimiento al substrato, al reducir las tensiones internas y la fragilidad del material.
En la investigación se depositaron recubrimientos tipo multicapas de alúmina en fase alfa (α-Al2O3), el cual es un oxido estable de crecimiento lento y con un coeficiente de expansión térmica moderado y de Circonia estabilizada con Itria al 8 % (8YSZ) recubrimiento utilizado en aplicaciones tribológicas a altas temperaturas debido a su baja conductividad térmica, alto coeficiente de expansión térmica, (similar al de los metales), buena combinación de alta tenacidad, relativa alta dureza y resistencia a la corrosión por erosión.
Los substratos utilizados fueron aceros para alta temperatura y silicio para cierto tipo de caracterizaciones. Con el propósito de estudiar la influencia de la variación del periodo en este tipo de recubrimientos, sobre su estructura cristalina, y el posible cambio en las propiedades de resistencia a la corrosión a altas temperaturas, se plantea diseñar multicapas de [α-Al2O3/8YSZ]n variando el número de bicapas en 1, 10, 30, 50 y 70 y la periodicidad espacial en λ = 1.5 μm, λ = 300 nm, λ = 100 nm, λ = 60 nm, λ = 43 nm , manteniendo el espesor total de película constante 2 μm. Las muestras se caracterizaran estructural y morfológicamente mediante Difracción de Rayos X (XRD), Microscopia de Fuerza Atómica (AFM) y Microscopia Electrónica de Barrido (SEM). El estudio del comportamiento electroquímico a altas temperaturas, se llevara a cabo por medio del ensayo de corrosión por sales fundidas por medio de la Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS).
El principal impacto académico, como resultado de los estudios del comportamiento ante el ciclaje térmico y la corrosión a altas temperaturas llevados a cabo con las multicapas de [8YSZ/α- Al2O3]n depositadas por pulverización catódica, es que debido a sus características nanoestructúrales, estas multicapas presentan un desempeño similar a las de los recubrimientos micrométricos de barrera térmica comerciales depositados por las técnicas convencionales. Esto abre una posibilidad de la aplicación de este tipo de recubrimientos nanoestructurados de multicapas de [8YSZ/α- Al2O3]n en dispositivos de alto desempeño, como los que son depositados sobre aleaciones metálicas sometidas a altas temperaturas.
Los autores de este estudio fueron Gustavo Zambrano Romero, María Gómez, Yesid Aguilar Castro, César Amaya, Óscar Sánchez, Nathalia Díaz, Andrés Escarraga, Melisa Burgos y Mario Millán.
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Fuente: Universidad del Valle.
