Electrodeposición de una aleación Zn-Co en acero de bajo carbono mediante un disolvente eutéctico profundo para su estudio y aplicación como inhibidor de la corrosión
Resumen
El presente proyecto de investigación tuvo como finalidad estudiar el mecanismo de nucleación y crecimiento de la aleación Zn-Co electrodepositada sobre carbono vítreo en el disolvente eutéctico profundo ChCl-Urea (relina), así, como su capacidad de inhibición de la corrosión del acero AISI/SAE 1018 en un medio salino. Los estudios del electrodepósito sobre el carbono vítreo y el acero 1018 se realizaron mediante las técnicas de voltamperometría y cronoamperometría aplicando diversos escalones de potencial. Se determinó que el electrodepósito de la aleación Zn-Co sobre el carbono vítreo se lleva a cabo por nucleación instantánea con crecimiento tridimensional controlado por la difusión y que simultánea a este proceso ocurre la reducción del agua residual presente en el DES sobre los núcleos de la aleación formados. Se determinaron las constantes cinéticas que describen el proceso de electrodeposición tales como la velocidad de nucleación (A), la densidad numérica de los sitios activos (No) y la constante de velocidad de reducción del agua (KWR) utilizando modelos teóricos de nucleación y crecimiento. La caracterización de los depósitos bimetálicos se realizó por SEM y EDS mostrando morfologías ramificadas y granulares para el carbono vítreo y el acero 1018, respectivamente. Además, se obtuvieron aleaciones con altos contenidos de cobalto debido a que no se presenta una codeposición anómala como ocurre en medio acuoso. Los recubrimientos de Zn y Zn-Co sobre acero 1018 obtenidos potenciostáticamente a -1.25 V y diferentes contenidos de Co(II) en el DES, fueron homogéneos, adherentes y recubrieron toda la superficie del electrodo. Las pruebas de corrosión se realizaron utilizando las técnicas de curvas de polarización potenciodinámicas y espectroscopia de impedancia electroquímica en medio salino. Se encontró que los recubrimientos de Zn y Zn-Co protegieron el acero 1018 de la corrosión mediante protección catódica, además, los productos de corrosión formados fueron los encargados de pasivar la superficie de la muestra evitando el rápido deterioro del recubrimiento. La capacidad de inhibición de la corrosión aumenta con el contenido de cobalto en los recubrimientos y en menor medida con el tiempo de electrodeposición. El recubrimiento Zn-Co obtenido a una concentración en el baño de ZnCl₂ 0.15 M + CoCl₂ 20 mM y un tiempo de depósito de 130 min presentó el mejor comportamiento frente a la corrosión con una inhibición del 98.18 % que es superior a la otorgada por los recubrimientos de Zn (88.89 %), además, sus propiedades anticorrosivas dependen de las fases de su microestructura, los parámetros de electrodeposición y la morfología de los productos de corrosión. The purpose of this research project was to study the nucleation and growth mechanism of Zn-Co alloy electrodeposited on glassy carbon in the (reline) ChCl-Urea deep eutectic solvent, as well as its ability to inhibit the corrosion of AISI / SAE 1018 steel in a saline medium. Electrodeposit studies onto glassy carbon and 1018 steel were carried out using voltammetry and chronoamperometry techniques applying various potential steps. It was determined that the electrodeposition of the Zn-Co alloy onto the vitreous carbon is carried out by instantaneous nucleation with three-dimensional growth controlled by diffusion and that simultaneously with this process there is a reduction of the residual water present in the DES on the nuclei of the alloy formed. The kinetic constants that describe the electrodeposition process such as nucleation rate (A), number density of active sites (No) and water reduction rate constant (KWR) were determined using nucleation and growth theoretical models. The characterization of the bimetallic deposits was carried out by SEM and EDS showing branched and granular morphologies for glassy carbon and 1018 steel, respectively. In addition, alloys with high cobalt contents were obtained due to the fact that there is no anomalous co-deposition as occurs in an aqueous medium. The coatings of Zn and Zn-Co on 1018 steel obtained potentiostatically at -1.25 V and different contents of Co(II) in DES were homogeneous, adherent and covered the entire surface of the electrode. The corrosion tests were carried out using the techniques of potentiodynamic polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy in a saline medium. It was found that the Zn and Zn-Co coatings protected the 1018 steel from corrosion by cathodic protection, in addition, the corrosion products formed were responsible for passivating the surface of the sample avoiding the rapid deterioration of the coating. The corrosion inhibition capacity increases with the cobalt content in the coatings and to a lesser extent with the electrodeposition time. The Zn-Co coating obtained at a concentration in the bath of ZnCl₂ 0.15 M + CoCl₂ 20 mM and a deposit time of 130 min presented the best behavior against corrosion with an inhibition of 98.18% that is higher than that granted by the Zn coatings (88.89%), Also, its anticorrosive properties depend on the phases of its microstructure, the electrodeposition parameters and the morphology of the corrosion products.