Síntesis y caracterización electroquímica de películas de SiO2 dopadas con Cerio por la técnica de sol-gel en medio básico

 

M.A. Domínguez-Crespo,^1,* E. Ramírez-Meneses,¹ A. M. Torres-Huerta,¹  A. García-Murillo, ¹ E. M. Arce-Estrada,² O. G. Castillo-Hernández³

 

¹Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (CICATA-IPN) Km. 14.5 Carr. Tampico-Puerto Industrial, C.P. 89600, Altamira, Tamaulipas, México

²Instituto Politécnico Nacional, Departamento de Metalurgia y Materiales. A.P. 75-874, 07300 México, D.F. México

³Estudiante del Programa de Posgrado en Tecnología Avanzada, Unidad Altamira del IPN, México

 

Received 25 April 2008; accepted 14 January 2009

 

Resumen

La síntesis de recubrimientos con base sílice, en el pretratamiento de diversos materiales antes de un acabado estético o final, se ha incrementado de manera importante en los últimos años. Las ventajas de este tipo de películas son su baja o nula toxicidad, incremento en las propiedades de adherencia y la generación de una barrera de protección capaz de retardar de manera considerable el proceso de corrosión. Una de las técnicas más utilizadas para la síntesis de estos recubrimientos es la técnica sol-gel, mediante la cual se pueden sintetizar películas con características específicas en estructura, textura, composición química y espesor en una amplia variedad de substratos. En este trabajo se presenta el comportamiento electroquímico de recubrimientos de SiO2 dopados con 0.4 % en peso de cerio sobre acero al carbono comercial (1012), las cuales se sintetizaron por la técnica de sol-gel a partir de TEOS (Si(OC2H5)4) en medio alcalino. Las muestras fueron tratadas térmicamente a tres temperaturas: 623, 723 y 873 K durante 3 h, con el fin de evaluar la influencia en las propiedades de protección y adherencia. La evaluación electroquímica de las películas se realizó mediante las técnicas de Tafel y Espectroscopia de Impedancia Electroquímica, mientras que la evaluación estructural y morfológica se realizó mediante Difracción de rayos-X (DRX), Infrarrojo y Microscopía Electrónica de Barrido (MEB). Los resultados obtenidos indican que este tipo de recubrimientos actúa como una barrera de protección contra la corrosión en medios agresivos (NaCl 3.5% en peso) incrementando el tiempo de vida media de esta clase de substratos.

Palabras Clave: sol-gel, recubrimientos base-sílice, caracterización estructural, tierras raras, prevención de la corrosión.

 

Synthesis by Sol-gel Route and Characterization of Ceria Doped Silica Coatings on Commercial Carbon Steel

Abstract

The use of silane formulations for the pre-treatment of metallic substrates prior to painting or as topcoat has been increasing during the recent years. The proposed formulations are very attractive because they present environmental friendliness, enhance adhesion properties and provide a barrier layer that delays the corrosion processes. One of the most used techniques to synthesized based-SiO₂ coatings is sol-gel. The preparation of sol-gel coatings with specific chemical functions offers potential advantages over traditional methods as it offers tailoring of their structure, texture and thickness and allows the fabrication of large coatings. The present work investigates the electrochemical behaviour of commercial carbon steel coated with ceria doped SiO₂ by sol-gel process in basic media. To evaluate the influence of temperature on adhesion and protective properties, the coatings were sintered at three different temperatures, 623 K, 723 K and 873 K, for 3 h. The anticorrosion behaviour, of the films has been characterized in an aggressive medium by electrochemical techniques, while structural characteristics and morphology was followed by X-Ray Diffraction, Fourier Transformed Infra-Red and Scanning Electron Microscopy techniques. The results indicated that the thin films act as a protective barrier against exposure to the corrosive medium (3.5 wt-% NaCl solution) and increase the lifetime of the susbtrate.

Keywords: sol-gel process, SiO₂ coatings, structural characterization, rare earths, corrosion prevention.

 

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* Corresponding author. E-mail address: mdominguezc@ipn.mx