Efecto de la concentración del silano MTMO sobre la protección contra la corrosión de acero electrocincado

Abstract

Los pretratamientos superficiales a base de silanos son una de las alternativas más prominentes para reemplazar a los cromatos como protectores temporarios de sustratos metálicos expuestos a la acción de ambientes agresivos. El mecanismo de protección de los silanos, por efecto barrera, hace que características como porosidad, espesor y homogeneidad de la película tengan una marcada influencia sobre su eficiencia. En el presente trabajo se analizó la influencia que la concentración y cantidad de capas de mercaptopropiltrimetoxisilano (MTMO) aplicadas a chapas de acero electrocincado ejercen sobre el comportamiento de estas últimas frente a la corrosión. Previo a la aplicación del silano, las muestras fueron desengrasadas por ultrasonido sumergiéndolas en tolueno durante 2 min a 40 ºC. La superficie de las muestras fue activada sumergiéndolas en una solución de NaOH al 10% p/v y aplicando una densidad de corriente catódica de 0,12 A/cm2, la temperatura se controló a 40 ºC. La solución de MTMO se preparó añadiendo 2 ó 4% v/v de MTMO a una solución de agua destilada/metanol (3:2 v/v, de pH 4 ajustado con ácido acético) y se hidrolizó durante 60 min; a algunas muestras se les aplicó una y a otras dos capas de MTMO. Posteriormente se curaron a 80 ºC durante 10 min. La porosidad se evaluó por voltametría cíclica y por reacción al sulfato de cobre, la morfología y espesor mediante SEM-EDS, y el comportamiento frente a la corrosión mediante la obtención de curvas de polarización, espectrometría de impedancia electroquímica y exponiendo las muestras en cámara de humedad y temperatura controladas. De los resultados obtenidos puede inferirse que la capacidad protectora aportada por dos capas de MTMO es mayor que la debida a un aumento de su concentración. Además, estas variables de proceso afectan tanto la morfología como el espesor de la película.

Superficial pretreatments based on silanes are one of the prominent alternatives to replace chromates as temporary protectors from the action of aggressive environments to metallic substrates. The barrier effect afforded by the silane film makes porosity, thickness and film homogeneity important issues in the protective effect. In the present work, the influence of the concentration and amount of layers of mercaptopropyltrimethoxysilane (MTMO) applied on electrogalvanized steel on its corrosion behavior was evaluated. Before silane application the substrate was degreased by immersion in toluene for 2 min at 40 ºC. The surface sample was activated by immersion in NaOH 10% p/v and applying a cathodic current density of 0,12 A/cm2 , the temperature was controlled at 40 ºC. MTMO was prepared adding 2 or 4 % v/v of MTMO to a distilled water/methanol (3:2v/v, pH adjusted to 4 with acetic acid), and hydrolyzed for 60 min; some samples were coated with 1 layer of MTMO and others with 2 layers. All the coatings were cured at 80 ºC for 10 min. The coating’s porosity was evaluated by cyclic voltammetry and reaction to copper sulphate, its thickness and morphology by SEM-EDS and the corrosion behavior by polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy and exposure into a temperature and humidity controlled-chamber. The results showed that the protective capacity afforded by 2 layers of MTMO is higher than that obtained by raising the silane concentration. Besides, the variables under study affect the morphology and the thickness of the protective layer.