Nuevas tecnologías de recubrimiento y modificación microestructural de aleaciones de magnesio para el transporte

Resumen

Debido a los requerimientos cada vez más severos impuestos por la comunidad europea sobre las emisiones de los vehículos, uno de los retos principales dentro de la industria del transporte es conseguir disminuir la contaminación del aire producida por los automóviles. Aunque existen diferentes técnicas que han sido desarrolladas para controlar estas emisiones, en los últimos años el desafío se centra en mejorar la eficiencia del vehículo mediante un nuevo diseño de este, en el que se sustituyan piezas originalmente fabricadas por metales pesados, como el acero, por materiales ligeros. Dado que el magnesio y sus aleaciones son los materiales metálicos estructurales más ligeros (un 35% más ligeros que el aluminio) y, además, poseen una elevada resistencia específica, estos materiales podrían suponer una reducción importante de peso y, por tanto, del consumo de combustible. Esto unido a su buena capacidad de amortiguación de las vibraciones y el ruido, su estabilidad dimensional, su resistencia al impacto y su buena conductividad eléctrica y térmica las hacen apropiadas para aplicaciones estructurales. Sin embargo, el uso de las aleaciones de magnesio en la industria del transporte se encuentra actualmente limitado debido a sus principales inconvenientes que son su baja resistencia a la corrosión y al desgaste. Por lo tanto, la ampliación del campo de aplicación del magnesio en la industria se ve supeditado al desarrollo de nuevas tecnologías que minimicen estas desventajas. El objetivo principal de esta tesis doctoral es estudiar como la aplicación de diferentes tecnologías permite la mejora del comportamiento a corrosión y a desgaste de las aleaciones de magnesio. Estas técnicas se han centrado fundamentalmente en la modificación del método de fabricación de la aleación y en la fabricación de recubrimientos. Así, el empleo de la ruta semisólida como método de fabricación de la aleación de magnesio AZ91 ha llevado a la obtención de un material con microestructura globular en lugar de la microestructura dendrítica. Además, se ha estudiado el efecto en la resistencia a desgaste de la incorporación de diferentes porcentajes de partículas de SiCp como refuerzo. Por otro lado, se ha empleado la técnica de proyección térmica de alta velocidad (HVOF) para fabricar recubrimientos de acero inoxidable y WC-12Co sobre la aleación de magnesio ZE41. Se han establecido las condiciones de proyección óptimas que permiten obtener recubrimientos con unas características morfológicas adecuadas para conseguir proteger al magnesio del medio agresivo en el que se encuentre reduciendo su velocidad de corrosión y aumentando su resistencia al desgaste. Esta tesis doctoral se presenta como un compendio de artículos incluidos desde el capítulo 3 al 8, los cuales se citan a continuación: i. S. García-Rodríguez, B. Torres, A. Maroto, A.J. López, E. Otero, J. Rams. Dry sliding wear behavior of globular AZ91 magnesium alloy and AZ91/SiCp composites. Wear 390-391 (2017) 1-10. ii. S. García-Rodríguez, A.J. López, B. Torres, J. Rams. 316L stainless steel coatings on ZE41 magnesium alloy using HVOF thermal spray for corrosion protection. Surface & Coatings Technology 287 (2016) 9-19. iii. S. García-Rodríguez, B. Torres, A. J. López, E. Otero, J. Rams. Electrochemical investigations on the corrosion behavior of 316L stainless steel coatings on ZE41 magnesium alloy in different environments. Preprint. iv. S. García-Rodríguez, B. Torres, A. J. López, W. M. Rainforth, E. Otero, M. Muñoz, J. Rams. Wear resistance of stainless steel coatings on ZE41 magnesium alloy. Journal of Thermal Spray Technology (2018) 27:1615-1631. v. S. García-Rodríguez, B. Torres, A.J. López, E. Otero, J. Rams. Characterization and mechanical properties of stainless steel coatings deposited by HVOF on ZE41 magnesium alloy. Surface & Coatings Technology 359 (2019) 73-84. vi. S. García-Rodríguez, B. Torres, A. J. López, J. Rams. WC-12Co coatings on ZE41 magnesium alloy using HVOF thermal spray for wear and corrosion protection. Preprint.