Claves y herramientas para minimizar la fragilización por hidrógeno durante el recubrimiento con ZnNi en aceros de ultra alta resistencia

Los Aceros de Ultra Alta Resistencia (UHSS) son muy utilizados en el sector aeronáutico en componentes críticos, como trenes de aterrizaje. Para estas aplicaciones se necesita protección contra la corrosión mediante recubrimientos metálicos de sacrificio, ya que el hidrógeno producido durante el revestimiento y el decapado puede difundirse al acero y provocar fragilización por hidrógeno. El revestimiento de Cd es ampliamente aplicado para mejorar el rendimiento contra la corrosión de componentes de alto rendimiento fabricados en aceros UHSS. Sin embargo, se trata de una sustancia nociva para la salud humana (tóxica, mutagénica, cancerígena).

Como alternativa, los recubrimientos de ZnNi, que cumplen con REACH(*), ofrecen un rendimiento superior frente a la corrosión para el UHSS, y también actúan como un recubrimiento de sacrificio para la protección contra la corrosión en UHSS. Este recubrimiento muestra una baja eficiencia (20-50%) según las condiciones de recubrimiento. El desarrollo de electrolitos LHE para minimizar la generación de hidrógeno puede aumentar la eficiencia del recubrimiento de ZnNi (>50%).

No obstante, aplicación de recubrimientos de ZnNi sobre piezas complejas genera áreas con diferentes densidades que conducen a diferentes contenidos de H, diferente morfología del recubrimiento y diferente cinética de efusión. El consorcio del proyecto H2Free ha investigado y modelizado la efusión de hidrógeno en aceros de ultra-alta resistencia revestidos electroquímicamente que se utilizan para las estructuras de los trenes de aterrizaje. Esta presentación se centra en la evaluación de la correlación entre el material base, la estructura del revestimiento de ZnNi, la absorción de hidrógeno y la eficiencia de desgasificación del ZnNi revestido electroquímicamente en cuatro UHSS: 300M, E35NCD16H, EZ2NKD18 y Custom465.

Como resultado, se ha desarrollado un modelo para predecir la entrada y efusión de H para 4 UHSS específicos recubiertos con 3 morfologías diferentes. El modelo se ha acoplado al software Plating Manager de ELSYCA. para correlacionar los parámetros de recubrimiento y la absorción y efusión de H. El modelo ha sido validado tanto en laboratorio como a escala industrial en lo que respecta a la absorción de H y las principales características del recubrimiento (espesor y composición).

(*) El reglamento REACH (Reglamento sobre el registro, la evaluación, la autorización y la restricción de las sustancias y mezclas químicas) es la principal legislación de la UE para proteger la salud humana y el medio ambiente de los riesgos que pueden suponer las sustancias y mezclas químicas.

Financiación: Esta investigación se ha desarrollado dentro del Proyecto H2Free financiado por la iniciativa público-privada Clean Sky 2, bajo el acuerdo de subvención Nº 101007712. Esta iniciativa recibe apoyo del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la UE y de los miembros de Clean Sky 2.