Recubrimiento de ZnNi sobre aceros ultrarresistentes (UHSS) para aplicaciones aeronáuticas: efecto del material base y la microestructura del recubrimiento en el proceso de desgasificación para prevenir la fragilización por hidrógeno

Los aceros de ultraalta resistencia (UHSS) se utilizan actualmente en aplicaciones que requieren altas cargas mecánicas, como es el caso de los trenes de aterrizaje en aplicaciones aeronáuticas. Entre la amplia gama de UHSS disponibles en el mercado, el 300M es una de las opciones preferidas para la fabricación de componentes aeronáuticos. Sin embargo, a pesar de las excelentes propiedades mecánicas que presentan estos componentes UHSS, su resistencia a la corrosión dista mucho de cumplir con los requisitos del sector aeronáutico. Históricamente, los UHSS se han revestido con recubrimientos de sacrificio para mejorar su resistencia a la corrosión, y se les aplicaban recubrimientos de cadmio para proporcionar protección contra la corrosión. Sin embargo, debido a las regulaciones ambientales cada vez más estrictas, los recubrimientos de cadmio están siendo reemplazados por recubrimientos de aleaciones de ZnNi, más benignos. Dado que el recubrimiento de ZnNi presenta una menor eficiencia que el de Cd, se incorpora una mayor cantidad de H en el recubrimiento y es susceptible de migrar al material base, donde puede contribuir a la fragilización por hidrógeno. Para prevenir el riesgo de fragilización por H, los componentes recubiertos se someten a un proceso de desgasificación de H, que se ve afectado tanto por el contenido inicial de H como por la microestructura del recubrimiento. Además, la difusión de H en el material base y su comportamiento de efusión también se ven afectados por la naturaleza del UHSS, así como por la secuencia del proceso de pretratamiento y recubrimiento, que puede variar según la naturaleza del material del sustrato.

El objetivo de este trabajo es investigar la influencia del material base y la microestructura del recubrimiento de ZnNi en el contenido de H y la eficiencia de desgasificación de recubrimientos de ZnNi electrodepositados sobre diferentes UHSS. Por lo tanto, los UHSS EZ2NKD18 y CUSTOM465 se recubrieron con diferentes recubrimientos de ZnNi que presentan diferentes microestructuras, como se muestra en la figura 1: cerrada, semiabierta y abierta, correlacionando la naturaleza, la composición química, el espesor, las propiedades mecánicas y la microestructura del sustrato con el contenido de H y la eficiencia de desgasificación en diferentes condiciones. Las características de los recubrimientos y su rendimiento de desgasificación se compararon con los obtenidos en materiales base 300M. La caracterización microestructural se realizó mediante FESEM. Se empleó GDOES para determinar el contenido de H y su distribución tanto en el ZnNi como en el material base. Se evaluó el efecto de la fragilización por hidrógeno en las propiedades mecánicas de los componentes recubiertos según la norma ASTM F519. Estos resultados mejorarán la comprensión del impacto de la morfología de los recubrimientos de ZnNi en la susceptibilidad a la fragilización por H de los componentes recubiertos en diferentes UHSS.

Figure 1. ZnNi microstructure as a result of plating conditions where a) closed, b) semi-open and c) open structure.