Recubrimientos sol-gel obtenidos por deposición electroforética (EPD) sobre metales

Abstract

El proceso sol-gel es un método de gran interés para la producción de películas vítreas sobre metales, que actúan como barrera protectora frente a la oxidación y aumentan su resistencia a la corrosión. Se han obtenido recubrimientos inorgánicos e híbridos de distintas composiciones sobre distintos metales usando técnicas como inmersión, centrifugado y pulverización. Aunque estos métodos proporcionan recubrimientos con buenas propiedades los espesores obtenidos son bajos (inferiores a 2 mm), lo que limita sus posibilidades de aplicación. La deposición electroforética (EPD) se perfila como una técnica de gran versatilidad para la obtención de recubrimientos homogéneos de mayor espesor. El objetivo de este trabajo es la preparación de recubrimientos sobre metal por EPD a partir de soluciones híbridas de SiO 2 (TEOS, MTES) y de suspensiones coloidales de SiO 2 en las que las propias soluciones híbridas actúan como medio de dispersión. Tanto las soluciones como las suspen-siones se han estudiado mediante medidas de viscosidad, densidad y conductividad. Asimismo, se han estudiado los pará-metros físicos asociados a la EPD, tales como el tiempo de deposición y la densidad de corriente, teniendo en cuenta el efecto adicional de formación de capa por inmersión durante la extracción. Los recubrimientos se han caracterizado median-te perfilometría y microscopía óptica, comparando las capas depositadas por inmersión y las obtenidas por EPD. Palabras Clave: Sol-gel, recubrimientos, inmersión, deposición electroforética, sílice coloidal. Sol-gel coatings obtained from electrophoretic depositions (EPD) on metals Sol-gel process is a suitable method for the production of glass-like coatings onto metals, acting as barrier against oxidation and providing an increased resistance to corrosion. Hybrid and inorganic coatings of different compositions have been used for coating several metals by using techniques like dipping, spin-coating and spraying. Although these methods lead to good properties the final coatings are restricted by the thin thickness (up to 2 µm), thus limiting the application range. Electrophoretic deposition (EPD) is considered a highly versatile technique for producing homogeneous thicker coatings. The aim of this work deals with the preparation of coatings onto metals by EPD from hybrid silica sols (TEOS, MTES) and from colloidal silica suspensions where the hybrid sols constitute the suspending medium. Both the solutions and the suspensions have been studied in terms of viscosity, density and conductivity. Furthermore, the physical parameters associated to EPD, such as deposition time and current density, have been also studied, taking into account the additional contribution to the layer formed by EPD occurring by dipping during withdrawal. The coatings obtained by dipping and by EPD have been characterised by perfilometry and optical microscopy. 1. INTRODUCCIÓN La exposición de metales a condiciones de pH agresivas, a la presencia de gases corrosivos (Cl 2 , NH 3 , etc.) o a altas tempe-raturas, provoca la oxidación o corrosión de los sustratos, así como la degradación de las propiedades de estos materiales, con la consiguiente pérdida de eficiencia en las aplicaciones a las que van destinados. Mediante la utilización de recubri-mientos protectores, se intenta aumentar la resistencia al des-gaste o abrasión de los sustratos metálicos y su resistencia a la corrosión. Muchos de los recubrimientos protectores usados en la actualidad son de naturaleza orgánica (poliésteres, resinas epoxy...) [1]. Estos recubrimientos presentan baja durabilidad en condiciones atmosféricas, debido a la permeabilidad del O 2 y H 2 O y no se pueden utilizar a temperaturas altas, lo que hace que tengan que volver a ser recubiertos con el paso del tiempo. Esto supone gastos económicos adicionales, problema que se suma a la contaminación producida por el desprendimiento de compuestos orgánicos volátiles durante el proceso de recubri-miento y curado. Con el fin de conseguir recubrimientos de mayor durabili-dad, con alta resistencia al desgaste e incluso con una colora-ción determinada, es preciso recurrir a sistemas inorgánicos. Las capas producidas por PVD o plasma presentan un buen comportamiento frente a la corrosión, pero el elevado coste de estos procesos de obtención ha impedido su introducción en el mercado. Mediante la utilización del proceso sol-gel, se pueden conse-guir capas densas, sin defectos y resistentes al rayado [2,3]. Este método no es muy costoso, es fácil de aplicar y posee la gran ventaja de permitir la sinterización a temperaturas tan bajas como 500ºC [4]. Se ha comprobado experimentalmente que estos recubrimientos confieren un carácter protector a los sustratos metálicos [5]. La producción de capas a partir de soluciones híbridas de sílice TEOS/MTES usando la técnica de 705 Bol. Soc. Esp. Cerám. Vidrio, 39 [6] 705-710 (2000)