¿Cómo se explica la corrosión del acero inoxidable impreso en 3D en un medio marino?
¿Por qué el acero inoxidable 316L impreso en 3D sufre corrosión por picaduras en el de mar? Es lo que ha intentado comprender un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional de Lawrence Livermore (EE. UU.). Llevaron a cabo un estudio meticuloso sobre este metal impreso en 3D utilizado en aplicaciones navales con el fin de comprender cuál era la causa de su degradación. Al parecer, se trata de la escoria, o restos, que quedan en la superficie de la pieza durante la fusión láser, lo que provoca la formación de cavidades u hoyos.
Los metales suelen someterse a la corrosión, es decir, a una degradación por reacción química que se desencadena dependiendo del ambiente en que se encuentre el metal. La corrosión puede controlarse, pero primero es importante saber qué la provoca. Existen varias formas de corrosión, entre ellas la corrosión por picaduras localizada. De manera concreta, el metal sufre una degradación en su capa protectora de óxido y pierde electrones. Cuando se manifiesta en un medio acuático es porque se ha producido una reacción electroquímica que da lugar a la creación de pequeños agujeros. De ahí el nombre «corrosión por picaduras». Dependiendo de la profundidad de las cavidades, las consecuencias para la pieza en cuestión serán más o menos graves. En efecto, la corrosión por picaduras es difícil de controlar en el mar. Por eso las aplicaciones navales eligen el acero inoxidable 316L, famoso por sus propiedades mecánicas y su resistencia a esta forma de corrosión.
La corrosión es un deterioro del metal
Pero ¿el acero inoxidable 316L impreso en 3D también es capaz de minimizar la corrosión por picaduras? A medida que la industria naval se inclina cada vez más por la fabricación aditiva, tanto de polímeros como de metales, esta pregunta adquiere más importancia. Sobre todo cuando se trata de la certificación de metales. Por eso, los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore han llevado a cabo este estudio. Shohini Sen-Britain, autora principal, explica: «La corrosión por picaduras es extremadamente difícil de comprender debido a su naturaleza estocástica, pero hemos determinado las características de los materiales que causan o desencadenan este tipo de corrosión. Aunque nuestra escoria es diferente de la observada en los materiales fabricados de manera convencional, nuestra hipótesis es que podría ser la causa de la corrosión por picaduras en el 316L».
Resultados de la investigación
El equipo descubrió con su estudio que el metal impreso en 3D también estaba sujeto a este fenómeno de corrosión por picaduras y que lo causaban la escoria de desoxidantes como el silicio y el magnesio. No obstante, cuando se emplean los procesos de fabricación más tradicionales, esta escoria se puede eliminar con herramientas como las pulidoras. Solo que, en la fabricación aditiva este tipo de postratamiento ya no es necesario.
Apoyándose en técnicas como la microscopía electrónica de transmisión y el fresado con haz de iones, los investigadores pudieron observar más de cerca la escoria presente en el metal impreso en 3D y sacar conclusiones. Descubrieron que la escoria creaba discontinuidades en el acero, lo que permitía que el agua de mar penetrara y degradara la pieza. Gracias a esta conclusión, ahora será posible modificar las propiedades mecánicas del material y su resistencia a la corrosión para ampliar el campo de posibilidades. Con el dominio de los mecanismos que provocan la escoria, se podrían diseñar componentes más resistentes al agua, duraderos y sólidos.
La fusión láser por lecho de polvo podría mejorar la comprensión de la corrosión por picaduras.
Los investigadores añadieron: «Cuando imprimimos el material en 3D, las propiedades mecánicas son mejores y, según nuestra investigación, también entendemos que son mejores para la corrosión. El óxido superficial que se forma durante el proceso se desarrolla a temperaturas elevadas, lo que también le confiere también muchas propiedades diferentes. Lo apasionante, es entender por qué el material se corroe, porque es mejor que otras técnicas y la ciencia que hay detrás. Esto confirma que podemos utilizar la fusión láser por lecho de polvo para mejorar las propiedades de nuestros materiales. Mucho más allá de lo que podemos hacer con otras técnicas».
Entonces, habría que modificar la fórmula del polvo de metal desde el principio, procurando eliminar el silicio y el magnesio que provocan la escoria y, por tanto, la corrosión. Esta próxima etapa que se anuncia está llena de promesas, no solo para el sector marítimo, sino también para otras industrias con grandes exigencias. Haz clic aquí para acceder al estudio completo.
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*Créditos de la foto de portada: Thomas Voisin/LLNL
