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Lineas de Investigación

Corrosión y protección de aleaciones ligeras: Magnesio y sus aleaciones

Las aleaciones de magnesio son materiales con una gran variedad de aplicaciones industriales debido a su baja densidad (menor que la del Al) y notables propiedades mecánicas. El potencial de reducción estándar del Mg es -2,370 V vs. ENH, el más bajo de todos los materiales metálicos con aplicaciones industriales y en ingeniería. Debido a este hecho y a la alta densidad de energía asociada con el estado de oxidación divalente (Mg2+), el magnesio es un excelente candidato para futuras aplicaciones en el campo del almacenamiento de energía y una alternativa a las tradicionales pilas basadas en litio. Desafortunadamente, aunque las aleaciones de Mg tienen una larga tradición en la industria del automovil, su utilización se ha visto limitada, hasta el momento, debido a su baja resistencia a la corrosión, hecho que se acentua debido a la inexistencia de un modelo capaz de explicar la disolución del Mg. La investigación que realiza el Grupo ECORR en esta línea abarca tres temáticas principales:

Determinación del mecanismo de corrosión del Mg y de la evolución anómala de hidrógeno sobre Mg polarizado anódicamente.
Estudio de la resistencia a la corrosión de las aleaciones de Mg.
Protección del Mg y sus aleaciones mediante recubrimientos y tratamientos superficiales.

Recubrimientos híbridos organo-inorgánicos multifuncionales nanoestructurados. Películas protectoras

Se ha trabajado en el estudio de recubrimientos nanocompuestos multifuncionales y películas delgadas de diseño para la protección de superficies metálicas, preparadas principalmente mediante tecnologías de tipo sol-gel, como alternativa a un proceso de impresión 3-D, Se han desarrollado dispositivos y recubrimientos con respuesta electroquímica inteligente frente a agresiones o estímulos externos, capacidades para funcionar como sensores y actuadores autónomos, con propiedades autorreparantes, útiles para la protección anticorrosiva de superficies metálicas y, en algunos casos, también para aplicaciones biomédicas.

Corrosión y protección de armaduras de acero embebidas en hormigón

De los distintos métodos existentes de protección de las armaduras de refuerzo: protección catódica (PC), uso de acero galvanizado, uso de inhibidores de corrosión, utilización de acero inoxidable, aplicación de recubrimientos orgánicos (pinturas), y utilización de recubrimientos organo-inorgánicos tipo sol-gel. Se ha trabajado en PC mediante cálculo numérico (elementos finitos), y de estructuras de acero embebidas en mortero, y de bases de tanques de almacenamiento aéreos apoyados sobre losas de hormigón (on-grade steel storage tanks); en la utilización inhibidores de corrosión (sustancias que con su presencia reducen y/o retrasan la corrosión) compatibles con el medioambiente: fosfatos (al estudio sobre el mecanismo de actuación de los fosfatos como inhibidores de corrosión se le ha aplicado especial atención), y compuestos orgánicos (fundamentalmente benzoatos), tanto en matrices fabricadas con CPO como en matrices alternativas, se han utilizado modelos moleculares (MM) para la búsqueda de alternativas a los inhibidores convencionales; en la utilización de diferentes aceros inoxidables austeníticos y dúplex (austeníticos y ferríticos), incluídos los de bajo contenido en níquel, que los hace más atractivos desde un punto de vista económico, como alternativa a los refuerzos convencionales de acero al carbono; y, finalmente, se ha trabajado en la utilización de recubrimientos organo-inorgánicos tipo sol-gel para proteger a las armaduras de refuerzo. Asi mismo, se ha estudiado la influencia de la herrumbre sobre una armadura de acero en el comportamiento frente a la corrosión, proponiendo modelos para analizar la fuerza de expansión provocada por la herrumbre durante el processo de cristalización de nuevas fases sólidas, que causa el desprendimento del refuerzo al recubrimiento de hormigón. Se han propuesto, también, modelos de cálculo numérico para analizar la vida útil de un refuerzo pre-corroído.

Relación entre las propiedades protectoras y la composición química de nano capas formadas sobre superfícies metálicas

La finalidad de esta línea de investigación es avanzar en el conocimiento de la composición química y estructura de las capas finas superficiales formadas sobre las aleaciones de magnesio, aluminio, cobre y acero galvanizado, entre otros materiales. Se ha comprobado en qué medida las propiedades de la película de óxido/hidróxido/carbonato que se forma durante el processo de obtención del material o en su exposición al aire libre, determinan la resistencia a la corrosión de la aleación o el crecimiento de recubrimientos metálicos u orgánicos. Si se admite que el comportamiento de dicha película depende de su composición química superficial, la correcta caracterización del sistema ha sido de gran importancia. Las técnicas utilizadas han sido, basicamente, EIS y XPS. Los trabajos publicados a lo largo de los últimos 25 años, muestran que los cambios de composición en la capa superficial permiten explicar el diferente comportamento de los materiales metálicos frente a la corrosión.

Nuevos Aceros TWIP y su Utilización en la Industria de Automoción

Relacionado con el aspecto que se acaba de indicar de materiales utilizados en la industria del automóvil, los componentes del Grupo ECORR estudian en la actualidad la fabricación y el comportamiento frente a corrosión de los nuevos aceros denominados TWIP (“twinning-induced plasticity”), que se caracterizan por presentar superior resistencia y ductilidad que los aceros convencionales, y son actualmente los materiales más atractivos para aplicaciones estructurales en la industria de automoción, haciéndolos candidatos para utilizarlos, también, en componentes de vehículos con formas geométricas complejas. Los mecanismos de deformación produciendo maclas que impiden el deslizamiento y apilamiento de las dislocaciones causan una alta ductilidad. Estos materiales representan un progreso significativo en la tecnología de los nuevos materiales avanzados. Los aceros TWIP son materiales prioritarios en el Programa Marco de I+D+i de la UE H2020. Una de las desventajas de estos aceros es que presentan baja resistencia a la corrosión. Este es un tema que necesita ser resuelto de manera urgente si se pretende que estos aceros sean utilizados en la industria de automoción.

Dispositivos Intrauterinos Cu-DIU en Aplicaciones Biomédicas

En relación con esta línea de investigación en materiales para aplicaciones biomédicas, los componentes del Grupo ECORR poseen experiencia en la utilización del cobre como dispositivo intrauterino (Cu-DIU). En esta línea, se ha propuesto una solución uterina que permite realizar ensayos “in vitro” fiables del comportamiento de un Cu-DIU. Así, en la actualidad tiene interés estudiar el modo de evitar la fuerte liberación de cobre (“copper burst release”) que se produce durante los primeros 15-30 días de inserción de un Cu-DIU en una cavidad uterina, que origina un fuerte sangrado, dolor y calambre en las mujeres portadoras de Cu-DIU. Sería interesante realizar los siguientes estudios:

  • Confirmar el dato recogido en la bibliografía que indica que la cantidad de cobre liberada por un Cu-DIU necesaria para que tenga efecto contraceptivo es de 20-80 µg/día.
  • Determinar el mecanismo de actuación de un Cu-DIU (en la actualidad, se desconoce) realizando ensayos clínicos. Así, sería aconsejable poder cuantificar el efecto por una reacción inflamatoria o el efecto espermicida impidiendo la motilidad del espermatozoide. Sobre éste último mecanismo, se ha indicado que el efecto de un dispositivo Cu-DIU liberador de cobre es solo parcial de su multifactorial modo de acción.
  • Analizar el papel de un aumento de la cantidad de cobre endometrial y su influencia como oligoelemento en el mecanismo de los complejos enzimáticos uterinos (estrógenos y progesterona).